Номер 1.5, страница 38, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

1.5. Рассчитайте объемы кислорода и водорода (н. у.), которые можно получить при разложении 900 л воды.

Дано:

$V(H_2O) = 900$ л

Условия: нормальные (н. у.)

Плотность воды: $\rho(H_2O) \approx 1000$ г/л

Молярный объем идеального газа при н. у.: $V_m = 22.4$ л/моль

$V(H_2O) = 900 \text{ л} = 0.9 \text{ м}^3$

$\rho(H_2O) = 1000 \text{ г/л} = 1000 \text{ кг/м}^3$

$V_m = 22.4 \text{ л/моль} = 0.0224 \text{ м}^3/\text{моль}$

Найти:

$V(O_2)$ — ?

$V(H_2)$ — ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции разложения воды (электролиза):

$2H_2O \rightarrow 2H_2 \uparrow + O_2 \uparrow$

2. Так как объем воды дан в литрах, а вода при нормальных условиях является жидкостью, необходимо найти ее массу. Плотность воды принимаем равной 1000 г/л.

$m(H_2O) = V(H_2O) \cdot \rho(H_2O) = 900 \text{ л} \cdot 1000 \text{ г/л} = 900000 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярную массу воды ($H_2O$), используя относительные атомные массы элементов: $Ar(H) \approx 1$, $Ar(O) \approx 16$.

$M(H_2O) = 2 \cdot Ar(H) + Ar(O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18$ г/моль

4. Найдем количество вещества (число молей) воды:

$n(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{900000 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 50000 \text{ моль}$

5. По уравнению реакции определим количество вещества водорода ($H_2$) и кислорода ($O_2$). Стехиометрические коэффициенты в уравнении показывают, что из 2 моль воды образуется 2 моль водорода и 1 моль кислорода. Следовательно, соотношение количеств веществ следующее:

$\frac{n(H_2O)}{2} = \frac{n(H_2)}{2} = \frac{n(O_2)}{1}$

Отсюда находим количество вещества водорода:

$n(H_2) = n(H_2O) = 50000 \text{ моль}$

И количество вещества кислорода:

$n(O_2) = \frac{1}{2} n(H_2O) = \frac{1}{2} \cdot 50000 \text{ моль} = 25000 \text{ моль}$

6. Рассчитаем объемы газов (водорода и кислорода) при нормальных условиях (н. у.), используя молярный объем газа $V_m = 22.4$ л/моль.

Объем водорода:

$V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 50000 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 1120000 \text{ л}$

Объем кислорода:

$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 25000 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 560000 \text{ л}$

Для удобства можно перевести объемы в кубические метры ($1 \text{ м}^3 = 1000 \text{ л}$):

$V(H_2) = 1120000 \text{ л} = 1120 \text{ м}^3$

$V(O_2) = 560000 \text{ л} = 560 \text{ м}^3$

Ответ: при разложении 900 л воды можно получить 1 120 000 л ($1120 \text{ м}^3$) водорода и 560 000 л ($560 \text{ м}^3$) кислорода (при н. у.).