Номер 5.9, страница 69, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

5.9. По термохимическому уравнению горения водорода

$2H_2(г) + O_2(г) = 2H_2O(ж) + 484 кДж$

рассчитайте объем водорода (н. у.), вступившего в реакцию, и количество вещества образовавшейся воды, если в результате реакции выделилось 24,2 кДж теплоты.

Дано:

Термохимическое уравнение: $2H_{2(г)} + O_{2(г)} = 2H_2O_{(ж)} + 484 \text{ кДж}$

Выделившаяся теплота: $Q_{эксп} = 24,2 \text{ кДж}$

Условия: нормальные (н. у.)

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

$Q_{уравнения} = 484 \text{ кДж} = 484 \cdot 10^3 \text{ Дж} = 484000 \text{ Дж}$
$Q_{эксп} = 24,2 \text{ кДж} = 24,2 \cdot 10^3 \text{ Дж} = 24200 \text{ Дж}$
$V_m = 22,4 \text{ л/моль} = 22,4 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3\text{/моль} = 0,0224 \text{ м}^3\text{/моль}$

Найти:

$V(H_2) - ?$

$n(H_2O) - ?$

Решение:

1. Из термохимического уравнения следует, что при сгорании 2 моль водорода ($H_2$) выделяется 484 кДж теплоты. Используя эти данные, можно составить пропорцию для нахождения количества вещества водорода ($n(H_2)$), которое вступило в реакцию, если выделилось 24,2 кДж теплоты.

Составим пропорцию:

$\frac{2 \text{ моль } H_2}{484 \text{ кДж}} = \frac{n(H_2)}{24,2 \text{ кДж}}$

Отсюда выразим и рассчитаем $n(H_2)$:

$n(H_2) = \frac{2 \text{ моль} \cdot 24,2 \text{ кДж}}{484 \text{ кДж}} = \frac{48,4}{484} \text{ моль} = 0,1 \text{ моль}$

2. Теперь, зная количество вещества водорода, можно рассчитать его объем при нормальных условиях (н. у.). Объем газа связан с количеством вещества через молярный объем $V_m$, который при н. у. составляет 22,4 л/моль.

Используем формулу:

$V = n \cdot V_m$

$V(H_2) = 0,1 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 2,24 \text{ л}$

3. Далее найдем количество вещества образовавшейся воды ($H_2O$). Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, из 2 моль водорода $H_2$ образуется 2 моль воды $H_2O$. Следовательно, их количества вещества в данной реакции равны.

Соотношение по уравнению: $n(H_2) : n(H_2O) = 2 : 2 = 1 : 1$.

Таким образом:

$n(H_2O) = n(H_2) = 0,1 \text{ моль}$

Этот же результат можно получить, составив пропорцию с использованием теплового эффекта реакции:

$\frac{2 \text{ моль } H_2O}{484 \text{ кДж}} = \frac{n(H_2O)}{24,2 \text{ кДж}}$

$n(H_2O) = \frac{2 \text{ моль} \cdot 24,2 \text{ кДж}}{484 \text{ кДж}} = 0,1 \text{ моль}$

Ответ: объем водорода (н. у.), вступившего в реакцию, равен 2,24 л, а количество вещества образовавшейся воды составляет 0,1 моль.