Номер 1.7, страница 38, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

1.7. Рассчитайте, какой объем водорода понадобится для реакции гидрирования этилена, чтобы получить 56 л этана (н. у.).

Дано:

Реакция гидрирования этилена
Объем полученного этана $V(C_2H_6) = 56$ л
Условия: нормальные (н. у.)

Перевод в СИ:
$V(C_2H_6) = 56 \text{ л} = 56 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3 = 0,056 \text{ м}^3$

Найти:

Объем водорода $V(H_2)$ — ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции гидрирования этилена (этена) до этана. Катализатором реакции обычно служат металлы, такие как никель, платина или палладий. $$ C_2H_4 \text{ (г)} + H_2 \text{ (г)} \xrightarrow{Ni, Pt, Pd} C_2H_6 \text{ (г)} $$

2. Из уравнения реакции видно, что все участники реакции — газы. Согласно закону объемных отношений Гей-Люссака, объемы вступающих в реакцию и образующихся в ее результате газов относятся между собой как небольшие целые числа, равные их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции (при одинаковых температуре и давлении).

3. В данном уравнении стехиометрические коэффициенты перед этиленом ($C_2H_4$), водородом ($H_2$) и этаном ($C_2H_6$) равны 1. Следовательно, соотношение их объемов будет 1:1:1. $$ V(C_2H_4) : V(H_2) : V(C_2H_6) = 1 : 1 : 1 $$ Это означает, что объем водорода, необходимый для реакции, равен объему полученного этана. $$ V(H_2) = V(C_2H_6) $$

4. Подставляем известное значение объема этана: $$ V(H_2) = 56 \text{ л} $$

Для проверки можно провести расчет через количество вещества.
Молярный объем любого газа при нормальных условиях (н. у.) составляет $V_m = 22,4$ л/моль.
Найдем количество вещества (число молей) полученного этана: $$ n(C_2H_6) = \frac{V(C_2H_6)}{V_m} = \frac{56 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 2,5 \text{ моль} $$ Согласно уравнению реакции, количество вещества водорода равно количеству вещества этана: $$ n(H_2) = n(C_2H_6) = 2,5 \text{ моль} $$ Теперь найдем объем водорода, который соответствует этому количеству вещества: $$ V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 2,5 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 56 \text{ л} $$ Оба способа решения дают одинаковый результат.

Ответ: для реакции понадобится 56 л водорода.