Номер 7, страница 89 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 20. Расчёты по химическим уравнениям. Глава 2. Важнейшие представители неорганических веществ. Количественные отношения в химии - номер 7, страница 89.

7. Придумайте и решите задачу на нахождение объёма кислорода (н. у.), выделившегося при каталитическом разложении пероксида водорода $H_2O_2$.

В соответствии с заданием, сначала необходимо придумать задачу на указанную тему, а затем подробно ее решить.

Условие задачи: Какой объём кислорода (измеренный при нормальных условиях) выделится в результате реакции каталитического разложения 136 г 5%-го раствора пероксида водорода ($H_2O_2$)?

Дано:

$m_{р-ра}(H_2O_2) = 136 \text{ г}$

$\omega(H_2O_2) = 5\% = 0.05$

Найти:

$V(O_2) - ?$

Решение:

1. Первым шагом запишем уравнение химической реакции. Каталитическое разложение пероксида водорода приводит к образованию воды и газообразного кислорода. В качестве катализатора часто применяют оксид марганца(IV) $MnO_2$.

$2H_2O_2 \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O + O_2 \uparrow$

2. Далее рассчитаем массу чистого вещества пероксида водорода ($H_2O_2$), которая содержится в данном растворе. Для этого умножим массу раствора на массовую долю растворенного вещества.

$m(H_2O_2) = m_{р-ра}(H_2O_2) \cdot \omega(H_2O_2)$

$m(H_2O_2) = 136 \text{ г} \cdot 0.05 = 6.8 \text{ г}$

3. Теперь вычислим молярную массу пероксида водорода ($M$). Для этого сложим относительные атомные массы элементов, умноженные на их количество в молекуле (используем округленные значения из Периодической системы: $Ar(H) = 1$, $Ar(O) = 16$).

$M(H_2O_2) = 2 \cdot Ar(H) + 2 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 34 \text{ г/моль}$

4. Зная массу и молярную массу, найдем количество вещества ($n$) пероксида водорода, которое подверглось разложению.

$n(H_2O_2) = \frac{m(H_2O_2)}{M(H_2O_2)} = \frac{6.8 \text{ г}}{34 \text{ г/моль}} = 0.2 \text{ моль}$

5. Используя уравнение реакции, определим количество вещества выделившегося кислорода ($O_2$). По уравнению видно, что стехиометрическое соотношение между $H_2O_2$ и $O_2$ составляет 2:1. Это означает, что количество моль кислорода в два раза меньше, чем количество моль пероксида водорода.

$n(O_2) = \frac{1}{2} n(H_2O_2) = \frac{0.2 \text{ моль}}{2} = 0.1 \text{ моль}$

6. Наконец, рассчитаем объем кислорода при нормальных условиях (н. у.). По закону Авогадро, 1 моль любого газа при н. у. занимает объем, равный молярному объему $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$.

$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m$

$V(O_2) = 0.1 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 2.24 \text{ л}$

Ответ: объём выделившегося кислорода при нормальных условиях составляет 2.24 л.