Номер 4.9, страница 62, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

4.9. Определите объем этана, образовавшегося при взаимодействии 3,36 л этилена (н. у.) с водородом.

Дано:

Объем этилена $V(C_2H_4) = 3,36$ л

Условия: нормальные (н. у.)

Молярный объем газа при н. у. $V_m = 22,4$ л/моль

$V(C_2H_4) = 3,36$ л $= 3,36 \cdot 10^{-3}$ м³

$V_m = 22,4$ л/моль $= 22,4 \cdot 10^{-3}$ м³/моль

Найти:

Объем этана $V(C_2H_6)$ — ?

Решение:

Запишем уравнение реакции гидрирования этилена. В этой реакции к молекуле этилена $(C_2H_4)$ присоединяется молекула водорода $(H_2)$, в результате чего образуется этан $(C_2H_6)$. Реакция протекает в присутствии катализатора (например, Ni, Pt или Pd).

$C_2H_4 + H_2 \xrightarrow{kat.} C_2H_6$

Из уравнения реакции видно, что все вещества, участвующие в реакции, являются газами (при н. у.). Стехиометрические коэффициенты перед этиленом и этаном равны 1.

Согласно закону объемных отношений (закон Гей-Люссака), объемы реагирующих и образующихся газов относятся друг к другу как их стехиометрические коэффициенты.

Соотношение объемов газов в данной реакции:

$\frac{V(C_2H_4)}{1} = \frac{V(C_2H_6)}{1}$

Отсюда следует, что объем образовавшегося этана равен объему исходного этилена:

$V(C_2H_6) = V(C_2H_4) = 3,36$ л.

Данную задачу можно решить и через расчет количества вещества.

1. Найдем количество вещества этилена, вступившего в реакцию. При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа $V_m$ составляет 22,4 л/моль.

$n(C_2H_4) = \frac{V(C_2H_4)}{V_m} = \frac{3,36 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,15$ моль.

2. По уравнению реакции, из 1 моль этилена образуется 1 моль этана. Следовательно, количество вещества этана равно количеству вещества этилена:

$n(C_2H_6) = n(C_2H_4) = 0,15$ моль.

3. Найдем объем, который займет 0,15 моль этана при нормальных условиях:

$V(C_2H_6) = n(C_2H_6) \cdot V_m = 0,15 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 3,36$ л.

Оба способа решения приводят к одному и тому же результату.

Ответ: объем образовавшегося этана составляет 3,36 л.