Номер 2, страница 176 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

2. Какое количество вещества воды разложилось под действием постоянного электрического тока, если при этом образовался кислород объёмом $67,2 м^2$ (н. у.)? Каков объём (н. у.) полученного при этом водорода?

Дано:

$V(O_2) = 67.2 \, м^3$ (н. у.)

(Примечание: в условии задачи, вероятно, допущена опечатка, и вместо м² следует читать м³, так как объем измеряется в кубических единицах.)

Молярный объем газа при нормальных условиях $V_m = 22.4 \times 10^{-3} \, м^3/моль$.

Найти:

$n(H_2O) - ?$

$V(H_2) - ?$

Решение:

1. Процесс разложения воды под действием электрического тока называется электролизом. Запишем сбалансированное уравнение этой химической реакции:

$2H_2O \xrightarrow{электрический \, ток} 2H_2\uparrow + O_2\uparrow$

Из уравнения видно, что при разложении 2 моль воды образуются 2 моль газообразного водорода и 1 моль газообразного кислорода. Таким образом, соотношение количеств веществ реагента и продуктов составляет:

$n(H_2O) : n(H_2) : n(O_2) = 2 : 2 : 1$

2. Вычислим количество вещества (число молей) кислорода, которое образовалось в ходе реакции. Для этого воспользуемся формулой, связывающей количество вещества газа с его объемом при нормальных условиях:

$n = \frac{V}{V_m}$

$n(O_2) = \frac{V(O_2)}{V_m} = \frac{67.2 \, м^3}{22.4 \times 10^{-3} \, м^3/моль} = 3000 \, моль$

Таким образом, образовалось 3000 моль (или 3 кмоль) кислорода.

3. Теперь, используя стехиометрическое соотношение из уравнения реакции, определим количество вещества воды, которое подверглось разложению.

Соотношение $n(H_2O) : n(O_2) = 2 : 1$, следовательно:

$\frac{n(H_2O)}{2} = \frac{n(O_2)}{1}$

$n(H_2O) = 2 \cdot n(O_2) = 2 \cdot 3000 \, моль = 6000 \, моль$

Следовательно, разложилось 6000 моль (или 6 кмоль) воды.

4. Аналогично найдем объем водорода, образовавшегося в результате реакции. Согласно закону Авогадро, объемы газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) относятся друг к другу так же, как их количества вещества. Из уравнения реакции следует, что $n(H_2) : n(O_2) = 2 : 1$. Значит, и соотношение их объемов будет таким же:

$V(H_2) : V(O_2) = 2 : 1$

$V(H_2) = 2 \cdot V(O_2) = 2 \cdot 67.2 \, м^3 = 134.4 \, м^3$

Объем полученного водорода составляет 134,4 м³.

Ответ: количество вещества разложившейся воды составляет 6000 моль (6 кмоль); объем полученного при этом водорода равен 134,4 м³.