Номер 5.20, страница 70, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

5.20. По термохимическому уравнению реакции

$4\text{Al}(\text{тв}) + 3\text{O}_2(\text{г}) = 2\text{Al}_2\text{O}_3(\text{тв}) + 3350,4 \text{ кДж}$

вычислите, какое количество теплоты выделилось при взаимодействии с алюминием:

а) 1 моль $\text{O}_2$;

б) 4,48 л $\text{O}_2$;

в) 3,2 г $\text{O}_2$.

Дано:

Термохимическое уравнение: $4\text{Al}(\text{тв}) + 3\text{O}_2(\text{г}) = 2\text{Al}_2\text{O}_3(\text{тв}) + 3350,4 \text{ кДж}$

а) $n(\text{O}_2) = 1 \text{ моль}$

б) $V(\text{O}_2) = 4,48 \text{ л}$ (н.у.)

в) $m(\text{O}_2) = 3,2 \text{ г}$

Найти:

а) $Q_1$ - ?

б) $Q_2$ - ?

в) $Q_3$ - ?

Решение:

Из термохимического уравнения реакции следует, что при взаимодействии 3 моль кислорода с алюминием выделяется 3350,4 кДж теплоты. На основе этого можно составить пропорцию для расчета количества теплоты ($Q$), выделяющейся при реакции с любым количеством вещества кислорода ($n(\text{O}_2)$):

При реакции $3 \text{ моль O}_2$ — выделяется $3350,4 \text{ кДж}$

При реакции $n(\text{O}_2) \text{ моль O}_2$ — выделяется $Q \text{ кДж}$

Отсюда, формула для расчета теплоты: $Q = \frac{n(\text{O}_2) \cdot 3350,4 \text{ кДж}}{3 \text{ моль}}$

а) Количество вещества кислорода дано: $n(\text{O}_2) = 1 \text{ моль}$.

Рассчитаем количество выделившейся теплоты ($Q_1$):

$Q_1 = \frac{1 \text{ моль} \cdot 3350,4 \text{ кДж}}{3 \text{ моль}} = 1116,8 \text{ кДж}$

Ответ: при взаимодействии 1 моль кислорода с алюминием выделится 1116,8 кДж теплоты.

б) Объем кислорода дан при нормальных условиях (н.у.). Молярный объем газа при н.у. составляет $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$.

Найдем количество вещества кислорода объемом 4,48 л:

$n(\text{O}_2) = \frac{V(\text{O}_2)}{V_m} = \frac{4,48 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

Рассчитаем количество выделившейся теплоты ($Q_2$):

$Q_2 = \frac{0,2 \text{ моль} \cdot 3350,4 \text{ кДж}}{3 \text{ моль}} = 0,2 \cdot 1116,8 \text{ кДж} = 223,36 \text{ кДж}$

Ответ: при взаимодействии 4,48 л кислорода с алюминием выделится 223,36 кДж теплоты.

в) Найдем молярную массу кислорода $O_2$:

$M(\text{O}_2) = 2 \cdot A_r(\text{O}) = 2 \cdot 16 = 32 \text{ г/моль}$

Найдем количество вещества кислорода массой 3,2 г:

$n(\text{O}_2) = \frac{m(\text{O}_2)}{M(\text{O}_2)} = \frac{3,2 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

Рассчитаем количество выделившейся теплоты ($Q_3$):

$Q_3 = \frac{0,1 \text{ моль} \cdot 3350,4 \text{ кДж}}{3 \text{ моль}} = 0,1 \cdot 1116,8 \text{ кДж} = 111,68 \text{ кДж}$

Ответ: при взаимодействии 3,2 г кислорода с алюминием выделится 111,68 кДж теплоты.