Номер 4.2, страница 62, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

4.2. Вычислите объем водорода, необходимого для взаимодействия с 1,12 л кислорода (н. у.).

Дано:

Объем кислорода $V(O_2) = 1,12 \text{ л}$
Условия нормальные (н. у.)

$V(O_2) = 1,12 \text{ л} = 1,12 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$
Молярный объем газа при н. у. $V_m = 22,4 \text{ л/моль} = 22,4 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3/\text{моль}$

Найти:

Объем водорода $V(H_2)$ — ?

Решение:

Для решения задачи сначала необходимо записать уравнение химической реакции между водородом и кислородом. При взаимодействии этих двух газов образуется вода.

1. Уравнение реакции:

$2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$

Из уравнения видно, что 2 молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода. Поскольку реакция протекает при нормальных условиях, мы можем использовать закон объемных отношений газов (следствие из закона Авогадро).

Способ 1: Использование закона объемных отношений.

Согласно закону объемных отношений, объемы вступающих в реакцию газов и объемы образующихся газообразных продуктов относятся друг к другу как небольшие целые числа, равные их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

Из уравнения реакции следует, что соотношение объемов водорода и кислорода составляет 2:1.

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

Следовательно, объем водорода будет в два раза больше объема кислорода:

$V(H_2) = 2 \cdot V(O_2) = 2 \cdot 1,12 \text{ л} = 2,24 \text{ л}$

Способ 2: Расчет через количество вещества.

1. Вычислим количество вещества (число молей) кислорода, зная его объем и молярный объем газа при нормальных условиях ($V_m = 22,4$ л/моль).

$n(O_2) = \frac{V(O_2)}{V_m} = \frac{1,12 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,05 \text{ моль}$

2. Используя уравнение реакции, найдем количество вещества водорода, которое прореагирует с 0,05 моль кислорода. Соотношение количеств веществ водорода и кислорода равно соотношению их коэффициентов в уравнении (2:1).

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

$n(H_2) = 2 \cdot n(O_2) = 2 \cdot 0,05 \text{ моль} = 0,1 \text{ моль}$

3. Теперь вычислим объем, который будет занимать 0,1 моль водорода при нормальных условиях.

$V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 0,1 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 2,24 \text{ л}$

Оба способа расчета дают одинаковый результат.

Ответ: для взаимодействия с 1,12 л кислорода необходимо 2,24 л водорода.