Номер 5.13, страница 69, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

5.13. Используя термохимическое уравнение

$N_2(\text{г}) + O_2(\text{г}) = 2NO(\text{г}) - 180 \text{ кДж}$

рассчитайте объемы кислорода и азота (н. у.), вступивших в реакцию, если при этом поглотилось 3600 кДж энергии.

Дано:

Термохимическое уравнение: $N_2(г) + O_2(г) = 2NO(г) - 180 \text{ кДж}$

Поглощенная энергия: $Q = 3600 \text{ кДж}$

Условия: нормальные (н. у.)

Молярный объем газа при н. у.: $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$

$Q = 3600 \text{ кДж} = 3600 \cdot 10^3 \text{ Дж} = 3.6 \cdot 10^6 \text{ Дж}$
$Q_{уравн} = 180 \text{ кДж} = 180 \cdot 10^3 \text{ Дж} = 1.8 \cdot 10^5 \text{ Дж}$
$V_m = 22,4 \text{ л/моль} = 22.4 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3\text{/моль}$

Найти:

$V(N_2)$ — ?

$V(O_2)$ — ?

Решение:

Заданное термохимическое уравнение $N_2(г) + O_2(г) = 2NO(г) - 180 \text{ кДж}$ показывает, что реакция эндотермическая, то есть идет с поглощением тепла. При взаимодействии 1 моль азота ($N_2$) с 1 моль кислорода ($O_2$) поглощается 180 кДж энергии.

По условию задачи в ходе реакции поглотилось 3600 кДж энергии. Можно составить пропорцию, чтобы найти количество вещества ($n$) азота и кислорода, вступивших в реакцию.

Рассчитаем количество вещества азота $n(N_2)$, вступившего в реакцию:

При реакции 1 моль $N_2$ — поглощается 180 кДж

При реакции $x$ моль $N_2$ — поглощается 3600 кДж

Отсюда: $x = n(N_2) = \frac{1 \text{ моль} \cdot 3600 \text{ кДж}}{180 \text{ кДж}} = 20 \text{ моль}$.

Согласно уравнению реакции, количества вещества азота и кислорода, вступающих в реакцию, равны:

$n(N_2) : n(O_2) = 1 : 1$

Следовательно, количество вещества кислорода также составляет 20 моль:

$n(O_2) = n(N_2) = 20 \text{ моль}$.

Теперь, зная количество вещества газов, можно рассчитать их объемы при нормальных условиях (н. у.), используя молярный объем газа $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$.

Объем рассчитывается по формуле: $V = n \cdot V_m$.

Объем азота:

$V(N_2) = n(N_2) \cdot V_m = 20 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 448 \text{ л}$.

Объем кислорода:

$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 20 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 448 \text{ л}$.

Ответ: объем кислорода, вступившего в реакцию, равен 448 л; объем азота, вступившего в реакцию, равен 448 л.