Номер 1.4, страница 38, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

1.4. Рассчитайте объем кислорода, израсходованного на сгорание $0,448 \text{ м}^3$ хлора (н. у.).

Дано:

Объем хлора $V(Cl_2) = 0.448 \text{ м}^3$
Условия нормальные (н. у.)
Молярный объем газа при н. у. $V_m = 22.4 \text{ л/моль} = 0.0224 \text{ м}^3\text{/моль}$

Вся величина уже дана в системе СИ.

Найти:

Объем кислорода $V(O_2)$ — ?

Решение:

Для решения задачи необходимо составить уравнение химической реакции. Термин "сгорание" обычно означает реакцию с кислородом с образованием оксида. В школьном курсе химии для элементов обычно подразумевается образование высшего оксида, который соответствует номеру группы элемента. Хлор ($Cl$) находится в VII группе, его высшая степень окисления равна +7, что соответствует оксиду хлора(VII) — $Cl_2O_7$.

Стоит отметить, что прямая реакция между хлором и кислородом является эндотермической (протекает с поглощением тепла) и не является "сгоранием" в привычном понимании. Однако, в рамках учебной задачи, мы будем придерживаться формальной логики.

Составим и уравняем уравнение реакции "сгорания" хлора:

$2Cl_2 + 7O_2 \rightarrow 2Cl_2O_7$

Согласно закону объемных отношений Гей-Люссака, для газов, находящихся в одинаковых условиях (в данном случае — н. у.), отношение их объемов равно отношению их стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции.

Из уравнения реакции следует, что на 2 объема хлора расходуется 7 объемов кислорода. Составим пропорцию:

$\frac{V(Cl_2)}{V(O_2)} = \frac{2}{7}$

Выразим из этой пропорции объем кислорода $V(O_2)$:

$V(O_2) = V(Cl_2) \cdot \frac{7}{2}$

Подставим известное значение объема хлора и произведем расчет:

$V(O_2) = 0.448 \text{ м}^3 \cdot \frac{7}{2} = 0.448 \text{ м}^3 \cdot 3.5 = 1.568 \text{ м}^3$

Альтернативный способ через количество вещества:
1. Найдем количество вещества хлора:

$n(Cl_2) = \frac{V(Cl_2)}{V_m} = \frac{0.448 \text{ м}^3}{0.0224 \text{ м}^3\text{/моль}} = 20 \text{ моль}$

2. По уравнению реакции найдем количество вещества кислорода:

$\frac{n(O_2)}{n(Cl_2)} = \frac{7}{2} \Rightarrow n(O_2) = n(Cl_2) \cdot \frac{7}{2} = 20 \text{ моль} \cdot 3.5 = 70 \text{ моль}$

3. Найдем объем кислорода при нормальных условиях:

$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 70 \text{ моль} \cdot 0.0224 \text{ м}^3\text{/моль} = 1.568 \text{ м}^3$

Оба способа дают одинаковый результат.

Ответ: объем кислорода, израсходованного на сгорание, составляет $1.568 \text{ м}^3$.