Номер 4, страница 93 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Вопросы и задания. Параграф 12. Тепловой эффект химической реакции. Глава 4. Химические реакции - номер 4, страница 93.

Условие.

4. На основании термохимического уравнения горения ацетилена:

$2\text{C}_2\text{H}_2(\text{г.}) + 5\text{O}_2(\text{г.}) = 4\text{CO}_2(\text{г.}) + 2\text{H}_2\text{O}(\text{ж.}) + 2610 \text{ кДж}$

вычислите количество теплоты, которое выделится при сгорании ацетилена:

а) массой 2,6 г;

б) объёмом 56 л (н. у.).

Решение.

Решение 2.

Дано:

Термохимическое уравнение: $2C_2H_2(г.) + 5O_2(г.) = 4CO_2(г.) + 2H_2O(ж.) + 2610 \text{ кДж}$
$m(C_2H_2) = 2,6 \text{ г}$
$V(C_2H_2) = 56 \text{ л (н. у.)}$

Перевод в СИ:
$m(C_2H_2) = 2,6 \cdot 10^{-3} \text{ кг}$
$V(C_2H_2) = 56 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$
$Q_{\text{реакции}} = 2610 \cdot 10^3 \text{ Дж}$

Найти:

$Q_1$ (при сгорании 2,6 г $C_2H_2$) — ?
$Q_2$ (при сгорании 56 л $C_2H_2$) — ?

Решение:

Из термохимического уравнения следует, что при сгорании 2 моль газообразного ацетилена ($C_2H_2$) выделяется 2610 кДж теплоты.

а) Вычислим количество теплоты, которое выделится при сгорании ацетилена массой 2,6 г.

1. Сначала найдем молярную массу ацетилена ($C_2H_2$). Используем относительные атомные массы элементов из Периодической системы: $A_r(C)=12$, $A_r(H)=1$.

$M(C_2H_2) = 2 \cdot A_r(C) + 2 \cdot A_r(H) = 2 \cdot 12 \text{ г/моль} + 2 \cdot 1 \text{ г/моль} = 26 \text{ г/моль}$.

2. Теперь рассчитаем количество вещества (число моль) ацетилена в 2,6 г.

$n(C_2H_2) = \frac{m(C_2H_2)}{M(C_2H_2)} = \frac{2,6 \text{ г}}{26 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$.

3. Составим и решим пропорцию, чтобы найти количество теплоты ($Q_1$), выделяющееся при сгорании 0,1 моль ацетилена.

При сгорании 2 моль $C_2H_2$ выделяется 2610 кДж теплоты.

При сгорании 0,1 моль $C_2H_2$ выделяется $Q_1$ кДж теплоты.

$\frac{2 \text{ моль}}{0,1 \text{ моль}} = \frac{2610 \text{ кДж}}{Q_1}$

$Q_1 = \frac{0,1 \text{ моль} \cdot 2610 \text{ кДж}}{2 \text{ моль}} = 130,5 \text{ кДж}$.

Ответ: при сгорании 2,6 г ацетилена выделится 130,5 кДж теплоты.

б) Вычислим количество теплоты, которое выделится при сгорании ацетилена объёмом 56 л (н. у.).

1. Найдем количество вещества ацетилена объёмом 56 л. При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа $V_m$ составляет 22,4 л/моль.

$n(C_2H_2) = \frac{V(C_2H_2)}{V_m} = \frac{56 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 2,5 \text{ моль}$.

2. Составим и решим пропорцию для нахождения количества теплоты ($Q_2$), выделяющейся при сгорании 2,5 моль ацетилена.

При сгорании 2 моль $C_2H_2$ выделяется 2610 кДж теплоты.

При сгорании 2,5 моль $C_2H_2$ выделяется $Q_2$ кДж теплоты.

$\frac{2 \text{ моль}}{2,5 \text{ моль}} = \frac{2610 \text{ кДж}}{Q_2}$

$Q_2 = \frac{2,5 \text{ моль} \cdot 2610 \text{ кДж}}{2 \text{ моль}} = 3262,5 \text{ кДж}$.

Ответ: при сгорании 56 л ацетилена (н. у.) выделится 3262,5 кДж теплоты.