Номер 4.26, страница 64, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

4.26*. Вычислите, могут ли полностью прореагировать 2 л оксида углерода(II) и 3,5 л кислорода (н. у.) и какой объем продукта реакции получится при этом.

Дано:

$V(CO) = 2 \text{ л}$

$V(O_2) = 3.5 \text{ л}$

Условия: нормальные (н. у.)

Найти:

1. Могут ли реагенты прореагировать полностью?

2. $V(продукта) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции горения оксида углерода(II) (угарного газа) в кислороде с образованием оксида углерода(IV) (углекислого газа):

$2CO + O_2 \rightarrow 2CO_2$

Поскольку все вещества в реакции являются газами и находятся при одинаковых (нормальных) условиях, согласно закону объемных отношений Гей-Люссака, их объемы соотносятся как стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции.

$V(CO) : V(O_2) : V(CO_2) = 2 : 1 : 2$

2. Определим, какое из веществ находится в недостатке (является лимитирующим реагентом). Для этого сравним объемные отношения реагентов, данные по условию, с теоретическими (стехиометрическими).

Теоретическое отношение:

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

Фактическое отношение по условию:

$\frac{V(CO)}{V(O_2)} = \frac{2 \text{ л}}{3.5 \text{ л}} \approx 0.57$

Поскольку фактическое отношение ($0.57$) меньше теоретического ($2$), это означает, что оксид углерода(II) находится в недостатке, а кислород — в избытке. Следовательно, не все исходные вещества могут прореагировать полностью.

В качестве альтернативного способа можно рассчитать, какой объем кислорода необходим для полного сгорания 2 л оксида углерода(II):

$V_{необх.}(O_2) = V(CO) \times \frac{1}{2} = 2 \text{ л} \times \frac{1}{2} = 1 \text{ л}$

По условию дано 3.5 л кислорода, что больше необходимого объема ($3.5 \text{ л} > 1 \text{ л}$). Таким образом, кислород в избытке, а оксид углерода(II) прореагирует полностью. Оба вещества одновременно полностью прореагировать не могут.

3. Объем продукта реакции, оксида углерода(IV), рассчитываем по веществу, находящемуся в недостатке, то есть по оксиду углерода(II).

Из соотношения объемов $V(CO) : V(CO_2) = 2 : 2$ следует, что $V(CO_2) = V(CO)$.

$V(CO_2) = 2 \text{ л}$

Ответ: Реагенты не могут прореагировать полностью, так как кислород находится в избытке. При этом получится 2 л продукта реакции (оксида углерода(IV)).