Номер 5.16, страница 70, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

5.16. Составьте термохимическое уравнение окисления аммиака до свободного азота, если при окислении 4,48 л аммиака (н. у.) выделилось 76,5 кДж теплоты.

Дано:

Объем аммиака $V(NH_3) = 4,48$ л (н. у.)

Выделившаяся теплота $Q_{эксп} = 76,5$ кДж

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

$V(NH_3) = 4,48 \text{ л} = 4,48 \times 10^{-3} \text{ м}^3$

$Q_{эксп} = 76,5 \text{ кДж} = 76500 \text{ Дж}$

Найти:

Термохимическое уравнение реакции окисления аммиака.

Решение:

1. Запишем химическое уравнение реакции окисления аммиака ($NH_3$) кислородом ($O_2$) с образованием свободного азота ($N_2$) и воды ($H_2O$):

$NH_3 + O_2 \rightarrow N_2 + H_2O$

2. Уравняем это уравнение, подобрав стехиометрические коэффициенты, чтобы число атомов каждого элемента было одинаковым в левой и правой частях:

$4NH_3 + 3O_2 = 2N_2 + 6H_2O$

3. Найдем количество вещества аммиака ($n(NH_3)$), которое прореагировало. Поскольку объем дан для нормальных условий (н. у.), мы можем использовать молярный объем газов $V_m = 22,4$ л/моль.

Формула для расчета количества вещества:

$n = \frac{V}{V_m}$

$n(NH_3) = \frac{4,48 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

4. Из условия задачи известно, что при окислении 0,2 моль аммиака выделилось 76,5 кДж теплоты. Тепловой эффект реакции в термохимическом уравнении указывается для мольных соотношений, заданных коэффициентами. В нашем сбалансированном уравнении участвует 4 моль аммиака. Найдем тепловой эффект ($Q$) для этого количества вещества, составив пропорцию:

При сгорании 0,2 моль $NH_3$ выделяется 76,5 кДж тепла.

При сгорании 4 моль $NH_3$ выделяется $Q$ кДж тепла.

$\frac{0,2 \text{ моль}}{4 \text{ моль}} = \frac{76,5 \text{ кДж}}{Q}$

Отсюда находим $Q$:

$Q = \frac{4 \text{ моль} \times 76,5 \text{ кДж}}{0,2 \text{ моль}} = 1530 \text{ кДж}$

5. Теперь запишем итоговое термохимическое уравнение. Поскольку теплота выделяется, реакция экзотермическая, и тепловой эффект записывается в правой части уравнения со знаком "+". Также укажем агрегатные состояния веществ (г - газ, ж - жидкость).

$4NH_{3(\text{г})} + 3O_{2(\text{г})} = 2N_{2(\text{г})} + 6H_2O_{(\text{ж})} + 1530 \text{ кДж}$

Это уравнение показывает, что при сгорании 4 моль газообразного аммиака в 3 моль газообразного кислорода образуется 2 моль газообразного азота и 6 моль жидкой воды, при этом выделяется 1530 кДж теплоты.

Ответ: $4NH_{3(\text{г})} + 3O_{2(\text{г})} = 2N_{2(\text{г})} + 6H_2O_{(\text{ж})} + 1530 \text{ кДж}$.