Страница 69 - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

5.5. По термохимическому уравнению реакции

$C_2H_4(\text{г}) + H_2O(\text{г}) = C_2H_5OH(\text{ж}) + 46 \text{ кДж}$

вычислите объем взятого этилена (н. у.), если известно, что вы-деленная в этом процессе теплота составила 184 кДж.

Дано:

Термохимическое уравнение: $C₂H₄(г) + H₂O(г) = C₂H₅OH(ж) + 46 \text{ кДж}$

Выделившаяся теплота ($Q_{факт}$): 184 кДж

Молярный объем газа при н. у. ($V_m$): 22,4 л/моль

Найти:

Объем этилена $V(C₂H₄)$ - ?

Решение:

Из предоставленного термохимического уравнения реакции гидратации этилена видно, что при взаимодействии 1 моль газообразного этилена ($C₂H₄$) с 1 моль газообразной воды ($H₂O$) образуется 1 моль жидкого этанола ($C₂H₅OH$) и выделяется 46 кДж теплоты.

Это означает, что на 1 моль прореагировавшего этилена приходится 46 кДж теплоты.

В условии задачи указано, что в ходе процесса выделилось 184 кДж теплоты. Мы можем составить пропорцию, чтобы определить, какое количество вещества (в молях) этилена вступило в реакцию.

1 моль $C₂H₄$ — 46 кДж

$n$ моль $C₂H₄$ — 184 кДж

Выразим и вычислим количество вещества этилена $n(C₂H₄)$:

$n(C₂H₄) = \frac{1 \text{ моль} \cdot 184 \text{ кДж}}{46 \text{ кДж}} = 4 \text{ моль}$

Таким образом, в реакцию вступило 4 моль этилена.

Теперь необходимо найти объем этого количества этилена при нормальных условиях (н. у.). При нормальных условиях (температура 0 °C и давление 1 атм) молярный объем любого газа ($V_m$) составляет 22,4 л/моль.

Объем газа можно рассчитать по формуле:

$V = n \cdot V_m$

Подставим известные значения для этилена:

$V(C₂H₄) = 4 \text{ моль} \cdot 22,4 \frac{\text{л}}{\text{моль}} = 89,6 \text{ л}$

Ответ: объем взятого этилена составляет 89,6 л.

5.6. Термохимическое уравнение реакции горения фосфора

$4P(\text{тв}) + 5O_2(\text{г}) = 2P_2O_5(\text{тв}) + 3010 \text{ кДж}$

Сколько теплоты выделится при сгорании 62 г фосфора?

Дано:

Термохимическое уравнение: $4\text{P}(\text{тв}) + 5\text{O}_2(\text{г}) = 2\text{P}_2\text{O}_5(\text{тв}) + 3010 \text{ кДж}$

Масса фосфора, $m(\text{P}) = 62 \text{ г}$

$m(\text{P}) = 62 \text{ г} = 0.062 \text{ кг}$

$Q_{реакции} = 3010 \text{ кДж} = 3010 \cdot 10^3 \text{ Дж}$

Найти:

Количество выделившейся теплоты, $Q$ - ?

Решение:

1. Согласно термохимическому уравнению, при сгорании 4 моль фосфора выделяется 3010 кДж теплоты. Чтобы найти количество теплоты, выделяющееся при сгорании 62 г фосфора, необходимо сначала рассчитать, какому количеству вещества (в молях) соответствует эта масса.

2. Найдем молярную массу фосфора (P) с помощью периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева. Атомная масса фосфора составляет приблизительно 31 а.е.м., следовательно, молярная масса равна:

$M(\text{P}) = 31 \text{ г/моль}$

3. Рассчитаем количество вещества фосфора ($n$) в 62 г по формуле:

$n = \frac{m}{M}$

$n(\text{P}) = \frac{62 \text{ г}}{31 \text{ г/моль}} = 2 \text{ моль}$

4. Теперь составим пропорцию, исходя из данных термохимического уравнения. При сгорании 4 моль фосфора выделяется 3010 кДж теплоты. Найдем, сколько теплоты ($Q$) выделится при сгорании 2 моль фосфора.

При сгорании $4 \text{ моль P}$ — выделяется $3010 \text{ кДж}$ теплоты.

При сгорании $2 \text{ моль P}$ — выделяется $Q \text{ кДж}$ теплоты.

$\frac{4 \text{ моль}}{2 \text{ моль}} = \frac{3010 \text{ кДж}}{Q}$

5. Выразим из пропорции $Q$ и вычислим его значение:

$Q = \frac{2 \text{ моль} \cdot 3010 \text{ кДж}}{4 \text{ моль}} = \frac{6020}{4} \text{ кДж} = 1505 \text{ кДж}$

Ответ: при сгорании 62 г фосфора выделится 1505 кДж теплоты.

5.7. По термохимическому уравнению

$2\text{H}_2\text{O}(\text{ж}) = 2\text{H}_2(\text{г}) + \text{O}_2(\text{г}) - 571 \text{ кДж}$

рассчитайте количество теплоты, поглощенной при образовании 2,24 л водорода (н. у.).

Дано:

Термохимическое уравнение: $2\text{H}_2\text{O}(\text{ж}) = 2\text{H}_2(\text{г}) + \text{O}_2(\text{г}) - 571 \text{ кДж}$

Объем водорода: $V(\text{H}_2) = 2,24 \text{ л}$ (н. у.)

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

$V(\text{H}_2) = 2,24 \text{ л} = 2,24 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

$Q_{\text{реакции}} = 571 \text{ кДж} = 571000 \text{ Дж}$

Найти:

$Q$ - количество поглощенной теплоты.

Решение:

1. Проанализируем данное термохимическое уравнение. Знак «минус» перед количеством теплоты означает, что реакция эндотермическая, то есть теплота поглощается в ходе реакции. Уравнение можно переписать в виде:

$2\text{H}_2\text{O}(\text{ж}) + 571 \text{ кДж} = 2\text{H}_2(\text{г}) + \text{O}_2(\text{г})$

Из этого уравнения следует, что при образовании 2 моль газообразного водорода $(\text{H}_2)$ поглощается 571 кДж теплоты.

2. Рассчитаем количество вещества (число молей) водорода, содержащегося в объеме 2,24 л при нормальных условиях (н. у.). Для этого воспользуемся формулой, связывающей объем газа и количество вещества через молярный объем $V_m$:

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

Подставим данные в формулу:

$n(\text{H}_2) = \frac{2,24 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

3. Теперь, зная количество вещества водорода, мы можем рассчитать соответствующее количество поглощенной теплоты, составив пропорцию на основе стехиометрии реакции:

При образовании $2 \text{ моль}$ водорода поглощается $571 \text{ кДж}$ теплоты.

При образовании $0,1 \text{ моль}$ водорода поглощается $Q \text{ кДж}$ теплоты.

$\frac{2 \text{ моль}}{0,1 \text{ моль}} = \frac{571 \text{ кДж}}{Q}$

4. Выразим и вычислим $Q$ из пропорции:

$Q = \frac{0,1 \text{ моль} \cdot 571 \text{ кДж}}{2 \text{ моль}} = 28,55 \text{ кДж}$

Ответ: 28,55 кДж.

5.8. При сжигании 2 моль фосфора выделяется 1504 кДж теплоты. Составьте термохимическое уравнение реакции горения фосфора.

Дано:

Количество вещества фосфора, $n(P) = 2$ моль
Выделившаяся теплота, $Q_1 = 1504$ кДж

$Q_1 = 1504 \text{ кДж} = 1504 \cdot 10^3 \text{ Дж} = 1.504 \cdot 10^6 \text{ Дж}$

Найти:

Термохимическое уравнение реакции горения фосфора.

Решение:

Сначала запишем сбалансированное химическое уравнение реакции горения фосфора (P) в кислороде ($O_2$). Основным продуктом горения фосфора является оксид фосфора(V) ($P_2O_5$):

$4P + 5O_2 = 2P_2O_5$

Термохимическое уравнение включает в себя тепловой эффект реакции, который соответствует стехиометрическим коэффициентам. В нашем уравнении коэффициент перед фосфором равен 4.

По условию, при сжигании 2 моль фосфора выделяется 1504 кДж теплоты. Рассчитаем тепловой эффект ($Q_2$) для сгорания 4 моль фосфора с помощью пропорции:

При сгорании 2 моль P — выделяется 1504 кДж теплоты

При сгорании 4 моль P — выделяется $Q_2$ кДж теплоты

Отсюда:

$Q_2 = \frac{4 \text{ моль} \cdot 1504 \text{ кДж}}{2 \text{ моль}} = 2 \cdot 1504 \text{ кДж} = 3008 \text{ кДж}$

Теперь запишем полное термохимическое уравнение. Так как реакция экзотермическая (теплота выделяется), тепловой эффект ($Q_2$) указывается в правой части уравнения со знаком «+». Также принято указывать агрегатные состояния веществ (тв — твердое, г — газообразное):

$4P(\text{тв}) + 5O_2(\text{г}) = 2P_2O_5(\text{тв}) + 3008 \text{ кДж}$

Ответ: $4P(\text{тв}) + 5O_2(\text{г}) = 2P_2O_5(\text{тв}) + 3008 \text{ кДж}$

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.

5.10. Используя термохимическое уравнение реакции

$CuO(\text{тв}) + H_2(\text{г}) = Cu(\text{тв}) + H_2O(\text{ж}) + 80 \text{ кДж},$

рассчитайте количество теплоты, выделяющейся при восстановлении:

а) 5 моль оксида меди(II);

б) 1,6 г оксида меди(II).

Дано:

Термохимическое уравнение реакции: $CuO(тв) + H₂(г) = Cu(тв) + H₂O(ж) + 80 \text{ кДж}$
a) $n(CuO) = 5 \text{ моль}$
б) $m(CuO) = 1,6 \text{ г}$

Найти:

a) $Q_1$ - ?
б) $Q_2$ - ?

Решение:

Из термохимического уравнения реакции следует, что при восстановлении 1 моль оксида меди(II) ($CuO$) выделяется 80 кДж теплоты.

а) Рассчитаем количество теплоты, выделяющейся при восстановлении 5 моль оксида меди(II).
Составим пропорцию:

при восстановлении $1 \text{ моль } CuO$ — выделяется $80 \text{ кДж}$ теплоты
при восстановлении $5 \text{ моль } CuO$ — выделяется $Q_1 \text{ кДж}$ теплоты

$Q_1 = \frac{5 \text{ моль} \times 80 \text{ кДж}}{1 \text{ моль}} = 400 \text{ кДж}$

Ответ: при восстановлении 5 моль оксида меди(II) выделится 400 кДж теплоты.

б) Рассчитаем количество теплоты, выделяющейся при восстановлении 1,6 г оксида меди(II).
Сначала найдем количество вещества ($n$) оксида меди(II) массой 1,6 г. Для этого нам понадобится молярная масса $M(CuO)$.
Молярная масса оксида меди(II) складывается из атомных масс меди и кислорода:
$M(CuO) = Ar(Cu) + Ar(O) \approx 64 + 16 = 80 \text{ г/моль}$

Теперь найдем количество вещества $CuO$ по формуле $n = \frac{m}{M}$:
$n(CuO) = \frac{1,6 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 0,02 \text{ моль}$

Теперь, зная количество вещества, составим пропорцию для расчета теплоты:

при восстановлении $1 \text{ моль } CuO$ — выделяется $80 \text{ кДж}$ теплоты
при восстановлении $0,02 \text{ моль } CuO$ — выделяется $Q_2 \text{ кДж}$ теплоты

$Q_2 = \frac{0,02 \text{ моль} \times 80 \text{ кДж}}{1 \text{ моль}} = 1,6 \text{ кДж}$

Ответ: при восстановлении 1,6 г оксида меди(II) выделится 1,6 кДж теплоты.

5.11. В промышленности водород получают по уравнению

$CH_4\text{(г)} + 2H_2O\text{(г)} = CO_2\text{(г)} + 4H_2\text{(тв)} - 165 \text{ кДж}$

Каков расход воды (г), метана (л) и теплоты при получении 250 м$^3$ водорода (н. у.)?

Дано:

Уравнение реакции: $CH_{4}(г) + 2H_{2}O(г) = CO_{2}(г) + 4H_{2}(тв) - 165 \text{ кДж}$
Объем полученного водорода: $V(H_2) = 250 \text{ м}^3$
Условия: нормальные (н. у.)

$V(H_2) = 250 \text{ м}^3$
$Q_{реакции} = 165 \text{ кДж} = 165000 \text{ Дж}$
Молярный объем газа при н.у.: $V_m = 22.4 \times 10^{-3} \text{ м}^3/\text{моль}$

Найти:

$m(H_2O)$ (г) - ?
$V(CH_4)$ (л) - ?
$Q$ (кДж) - ?

Решение:

1. Найдем количество вещества (моль) водорода, полученного в ходе реакции. Объем газа при нормальных условиях связан с количеством вещества через молярный объем $V_m = 22.4 \times 10^{-3} \text{ м}^3/\text{моль}$.

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{250 \text{ м}^3}{22.4 \times 10^{-3} \text{ м}^3/\text{моль}} \approx 11160.71 \text{ моль}$

2. Используя стехиометрические коэффициенты из уравнения реакции, рассчитаем искомые величины.

Расход метана (л)

Согласно уравнению реакции, на 1 моль метана ($CH_4$) образуется 4 моль водорода ($H_2$). Так как оба вещества являются газами, их объемы при одинаковых условиях (н.у.) соотносятся так же, как и их стехиометрические коэффициенты (согласно закону Авогадро).

$\frac{V(CH_4)}{1} = \frac{V(H_2)}{4}$

Отсюда находим объем метана:

$V(CH_4) = \frac{V(H_2)}{4} = \frac{250 \text{ м}^3}{4} = 62.5 \text{ м}^3$

Переведем объем в литры ($1 \text{ м}^3 = 1000 \text{ л}$):

$V(CH_4) = 62.5 \text{ м}^3 \times 1000 \frac{\text{л}}{\text{м}^3} = 62500 \text{ л}$

Ответ: 62500 л.

Расход воды (г)

Из уравнения реакции видно, что на 2 моль воды ($H_2O$) образуется 4 моль водорода ($H_2$). Составим пропорцию для количеств веществ:

$\frac{n(H_2O)}{2} = \frac{n(H_2)}{4} \implies n(H_2O) = \frac{2 \times n(H_2)}{4} = \frac{n(H_2)}{2}$

$n(H_2O) = \frac{11160.71 \text{ моль}}{2} \approx 5580.36 \text{ моль}$

Теперь найдем массу воды, используя молярную массу $M(H_2O)$.

$M(H_2O) = 2 \times M(H) + M(O) = 2 \times 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$

$m(H_2O) = n(H_2O) \times M(H_2O) = 5580.36 \text{ моль} \times 18 \frac{\text{г}}{\text{моль}} \approx 100446.5 \text{ г}$

Ответ: 100446.5 г.

Расход теплоты

Термохимическое уравнение показывает, что для получения 4 моль водорода необходимо затратить 165 кДж теплоты (реакция эндотермическая). Составим пропорцию, чтобы найти количество теплоты ($Q$), необходимое для получения $11160.71 \text{ моль}$ водорода:

Для 4 моль $H_2$ — 165 кДж

Для $11160.71$ моль $H_2$ — $Q$ кДж

$Q = \frac{11160.71 \text{ моль} \times 165 \text{ кДж}}{4 \text{ моль}} \approx 460379.5 \text{ кДж}$

Ответ: 460379.5 кДж.

5.12. Используя термохимическое уравнение

$\text{CaCO}_3(\text{тв}) = \text{CaO}(\text{тв}) + \text{CO}_2(\text{г}) - 177\text{,}650 \text{ кДж}$

рассчитайте количество теплоты, которая потребуется для разложения 10 кг известняка, содержащего 2% примеси.

Дано:

Термохимическое уравнение: $CaCO_{3(тв)} = CaO_{(тв)} + CO_{2(г)} - 177,650 \text{ кДж}$

Масса известняка, $m_{известняка} = 10 \text{ кг}$

Массовая доля примесей, $\omega_{примесей} = 2\%$

Масса известняка в СИ: $m_{известняка} = 10 \text{ кг}$.

Теплота, поглощаемая при разложении 1 моль $CaCO_3$, в СИ: $Q_{моль} = 177,650 \text{ кДж} = 177650 \text{ Дж}$.

Найти:

Количество теплоты для разложения, $Q - ?$

Решение:

1. В реакцию разложения вступает только чистое вещество — карбонат кальция ($CaCO_3$). Примеси в реакции не участвуют. Сначала определим массу чистого $CaCO_3$ в 10 кг известняка.

Массовая доля чистого $CaCO_3$ составляет:

$\omega(CaCO_3) = 100\% - \omega_{примесей} = 100\% - 2\% = 98\% = 0,98$

Масса чистого $CaCO_3$ равна:

$m(CaCO_3) = m_{известняка} \times \omega(CaCO_3) = 10 \text{ кг} \times 0,98 = 9,8 \text{ кг}$

2. Для дальнейших расчетов нам понадобится количество вещества $CaCO_3$ в молях. Для этого сначала вычислим молярную массу $CaCO_3$, используя относительные атомные массы элементов: $Ar(Ca) \approx 40$, $Ar(C) \approx 12$, $Ar(O) \approx 16$.

$M(CaCO_3) = Ar(Ca) + Ar(C) + 3 \times Ar(O) = 40 + 12 + 3 \times 16 = 100 \text{ г/моль}$

3. Теперь найдем количество вещества ($n$) $CaCO_3$, которое подвергается разложению. Переведем массу $CaCO_3$ в граммы: $9,8 \text{ кг} = 9800 \text{ г}$.

$n(CaCO_3) = \frac{m(CaCO_3)}{M(CaCO_3)} = \frac{9800 \text{ г}}{100 \text{ г/моль}} = 98 \text{ моль}$

4. Из термохимического уравнения известно, что для разложения 1 моля $CaCO_3$ требуется 177,650 кДж теплоты (знак "минус" в уравнении указывает на поглощение тепла, т.е. реакция эндотермическая). Рассчитаем общее количество теплоты ($Q$), которое потребуется для разложения 98 молей $CaCO_3$.

$Q = n(CaCO_3) \times Q_{моль} = 98 \text{ моль} \times 177,650 \text{ кДж/моль} = 17409,7 \text{ кДж}$

Ответ: для разложения 10 кг известняка потребуется 17409,7 кДж теплоты.

5.13. Используя термохимическое уравнение

$N_2(\text{г}) + O_2(\text{г}) = 2NO(\text{г}) - 180 \text{ кДж}$

рассчитайте объемы кислорода и азота (н. у.), вступивших в реакцию, если при этом поглотилось 3600 кДж энергии.

Дано:

Термохимическое уравнение: $N_2(г) + O_2(г) = 2NO(г) - 180 \text{ кДж}$

Поглощенная энергия: $Q = 3600 \text{ кДж}$

Условия: нормальные (н. у.)

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

$Q = 3600 \text{ кДж} = 3600 \cdot 10^3 \text{ Дж} = 3.6 \cdot 10^6 \text{ Дж}$
$Q_{уравн} = 180 \text{ кДж} = 180 \cdot 10^3 \text{ Дж} = 1.8 \cdot 10^5 \text{ Дж}$
$V_m = 22,4 \text{ л/моль} = 22.4 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3\text{/моль}$

Найти:

$V(N_2)$ — ?

$V(O_2)$ — ?

Решение:

Заданное термохимическое уравнение $N_2(г) + O_2(г) = 2NO(г) - 180 \text{ кДж}$ показывает, что реакция эндотермическая, то есть идет с поглощением тепла. При взаимодействии 1 моль азота ($N_2$) с 1 моль кислорода ($O_2$) поглощается 180 кДж энергии.

По условию задачи в ходе реакции поглотилось 3600 кДж энергии. Можно составить пропорцию, чтобы найти количество вещества ($n$) азота и кислорода, вступивших в реакцию.

Рассчитаем количество вещества азота $n(N_2)$, вступившего в реакцию:

При реакции 1 моль $N_2$ — поглощается 180 кДж

При реакции $x$ моль $N_2$ — поглощается 3600 кДж

Отсюда: $x = n(N_2) = \frac{1 \text{ моль} \cdot 3600 \text{ кДж}}{180 \text{ кДж}} = 20 \text{ моль}$.

Согласно уравнению реакции, количества вещества азота и кислорода, вступающих в реакцию, равны:

$n(N_2) : n(O_2) = 1 : 1$

Следовательно, количество вещества кислорода также составляет 20 моль:

$n(O_2) = n(N_2) = 20 \text{ моль}$.

Теперь, зная количество вещества газов, можно рассчитать их объемы при нормальных условиях (н. у.), используя молярный объем газа $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$.

Объем рассчитывается по формуле: $V = n \cdot V_m$.

Объем азота:

$V(N_2) = n(N_2) \cdot V_m = 20 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 448 \text{ л}$.

Объем кислорода:

$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 20 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 448 \text{ л}$.

Ответ: объем кислорода, вступившего в реакцию, равен 448 л; объем азота, вступившего в реакцию, равен 448 л.