Номер 5.19, страница 70, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

5.19. По термохимическому уравнению реакции

$2Al(тв) + 3Cl_{2}(г) = 2AlCl_{3}(тв.) + 1394,8 \text{ кДж}$

вычислите, какое количество теплоты выделилось при взаимодействии с алюминием:

а) 1 моль Cl₂;

б) 4,48 л Cl₂;

в) 7,1 г Cl₂.

Дано:

Термохимическое уравнение: $2Al(тв) + 3Cl_2(г) = 2AlCl_3(тв) + 1394,8 \text{ кДж}$

а) $n(Cl_2) = 1 \text{ моль}$

б) $V(Cl_2) = 4,48 \text{ л}$ (при н.у.)

в) $m(Cl_2) = 7,1 \text{ г}$

Найти:

а) $Q_a - ?$

б) $Q_б - ?$

в) $Q_в - ?$

Решение:

Из данного термохимического уравнения следует, что при сгорании 3 моль хлора $Cl_2$ в избытке алюминия выделяется 1394,8 кДж теплоты ($Q$). Это соотношение мы можем использовать для расчета теплоты, выделяющейся в каждом из предложенных случаев, составляя пропорцию.

Общая пропорция выглядит так:

При реакции $3 \text{ моль } Cl_2$ — выделяется $1394,8 \text{ кДж}$

При реакции $n \text{ моль } Cl_2$ — выделяется $Q_x \text{ кДж}$

Отсюда, формула для расчета теплоты $Q_x$ для произвольного количества вещества хлора $n(Cl_2)$:

$Q_x = \frac{n(Cl_2)}{3 \text{ моль}} \times 1394,8 \text{ кДж}$

Теперь рассчитаем количество теплоты для каждого пункта.

а) В данном случае количество вещества хлора уже известно: $n(Cl_2) = 1 \text{ моль}$.

Подставим это значение в нашу формулу:

$Q_a = \frac{1 \text{ моль}}{3 \text{ моль}} \times 1394,8 \text{ кДж} \approx 464,9 \text{ кДж}$

Ответ: при взаимодействии 1 моль $Cl_2$ выделится 464,9 кДж теплоты.

б) Дан объем хлора $V(Cl_2) = 4,48 \text{ л}$. Будем считать, что газ находится при нормальных условиях (н.у.), где молярный объем любого газа $V_m$ равен 22,4 л/моль.

Сначала найдем количество вещества хлора:

$n(Cl_2) = \frac{V(Cl_2)}{V_m} = \frac{4,48 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

Теперь, зная количество вещества, рассчитаем количество выделившейся теплоты $Q_б$:

$Q_б = \frac{0,2 \text{ моль}}{3 \text{ моль}} \times 1394,8 \text{ кДж} \approx 93,0 \text{ кДж}$

Ответ: при взаимодействии 4,48 л $Cl_2$ выделится 93,0 кДж теплоты.

в) Дана масса хлора $m(Cl_2) = 7,1 \text{ г}$.

Для расчета количества вещества нам понадобится молярная масса хлора $M(Cl_2)$. Атомная масса хлора $Ar(Cl)$ составляет приблизительно 35,5 а.е.м.

$M(Cl_2) = 2 \times M(Cl) = 2 \times 35,5 \text{ г/моль} = 71 \text{ г/моль}$

Теперь найдем количество вещества хлора:

$n(Cl_2) = \frac{m(Cl_2)}{M(Cl_2)} = \frac{7,1 \text{ г}}{71 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

Наконец, рассчитаем количество выделившейся теплоты $Q_в$:

$Q_в = \frac{0,1 \text{ моль}}{3 \text{ моль}} \times 1394,8 \text{ кДж} \approx 46,5 \text{ кДж}$

Ответ: при взаимодействии 7,1 г $Cl_2$ выделится 46,5 кДж теплоты.