Номер 5.3, страница 68, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

5.3. При полном сжигании 42 л метана (н. у.) выделилось 1674 кДж теплоты. Составьте термохимическое уравнение реакции горения метана.

Дано:

$V(CH_4) = 42 \text{ л}$

$Q = 1674 \text{ кДж}$

Условия: н. у. (нормальные условия)

Перевод в СИ:

$V(CH_4) = 42 \text{ л} = 42 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

$Q = 1674 \text{ кДж} = 1674 \cdot 10^3 \text{ Дж}$

Найти:

Термохимическое уравнение реакции горения метана - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции полного сгорания метана ($CH_4$) в кислороде. Продуктами реакции являются углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$). Уравняем его и укажем агрегатные состояния веществ при нормальных условиях (г - газ, ж - жидкость).

$CH_{4(г)} + 2O_{2(г)} \rightarrow CO_{2(г)} + 2H_2O_{(ж)}$

2. Для составления термохимического уравнения необходимо рассчитать тепловой эффект реакции, отнесенный к 1 моль метана (согласно коэффициенту в уравнении). Сначала найдем количество вещества ($n$) метана объемом 42 л. При нормальных условиях молярный объем любого газа $V_m$ составляет 22,4 л/моль.

$n(CH_4) = \frac{V(CH_4)}{V_m} = \frac{42 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 1.875 \text{ моль}$

3. Согласно условию, при сгорании 1.875 моль метана выделилось 1674 кДж теплоты. Найдем тепловой эффект ($Q_{реакции}$) для сгорания 1 моль метана с помощью пропорции:

$1.875 \text{ моль } CH_4 \text{ — } 1674 \text{ кДж}$

$1 \text{ моль } CH_4 \text{ — } Q_{реакции}$

$Q_{реакции} = \frac{1 \text{ моль} \cdot 1674 \text{ кДж}}{1.875 \text{ моль}} = 892.8 \text{ кДж}$

4. Теперь можно записать окончательное термохимическое уравнение. Так как в ходе реакции теплота выделяется (экзотермическая реакция), тепловой эффект записывается в правой части уравнения со знаком «+».

$CH_{4(г)} + 2O_{2(г)} = CO_{2(г)} + 2H_2O_{(ж)} + 892.8 \text{ кДж}$

Ответ: $CH_{4(г)} + 2O_{2(г)} = CO_{2(г)} + 2H_2O_{(ж)} + 892.8 \text{ кДж}$