Номер 4-36, страница 47 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

4-36. Горению газа бутана $C_4H_{10}$ соответствует схема реакции:

$C_4H_{10} + O_2 \to CO_2 + H_2O$

Расставьте коэффициенты, преобразовав данную схему в уравнение реакции. Заполните таблицу (объемы газов измерены при одинаковых условиях).

$V(C_4H_{10})$, газ$V(O_2)$, газ$V(CO_2)$, газ$V(H_2O)$, газ

а 5 л ? л ? л ? л

б ? л 8 л ? л ? л

в ? л ? л 7 л ? л

г ? л ? л ? л 3 л

Для решения задачи сначала необходимо преобразовать схему реакции в уравнение, расставив стехиометрические коэффициенты.

Схема реакции горения бутана: $C_4H_{10} + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$

1. Уравнивание атомов углерода (C): В левой части уравнения 4 атома углерода в молекуле $C_4H_{10}$. Чтобы уравнять их количество, ставим коэффициент 4 перед $CO_2$ в правой части.
$C_4H_{10} + O_2 \rightarrow 4CO_2 + H_2O$

2. Уравнивание атомов водорода (H): В левой части 10 атомов водорода. В молекуле воды $H_2O$ 2 атома водорода, поэтому для получения 10 атомов водорода справа ставим коэффициент 5 перед $H_2O$.
$C_4H_{10} + O_2 \rightarrow 4CO_2 + 5H_2O$

3. Уравнивание атомов кислорода (O): Теперь подсчитаем количество атомов кислорода в правой части: в $4CO_2$ содержится $4 \cdot 2 = 8$ атомов, а в $5H_2O$ — $5 \cdot 1 = 5$ атомов. Всего справа $8 + 5 = 13$ атомов кислорода. Чтобы получить 13 атомов кислорода слева, необходимо взять $13/2$ молекул $O_2$.
$C_4H_{10} + \frac{13}{2}O_2 \rightarrow 4CO_2 + 5H_2O$

4. Избавление от дробных коэффициентов: Чтобы коэффициенты были целыми числами, умножим все коэффициенты в уравнении на 2.
Получаем итоговое сбалансированное уравнение реакции:
$2C_4H_{10(г)} + 13O_{2(г)} \rightarrow 8CO_{2(г)} + 10H_2O_{(г)}$

Согласно закону объемных отношений (следствие из закона Авогадро), при одинаковых условиях (температура и давление) объемы реагирующих и образующихся газов относятся как их стехиометрические коэффициенты. Таким образом, соотношение объемов для данной реакции:

$V(C_4H_{10}) : V(O_2) : V(CO_2) : V(H_2O) = 2 : 13 : 8 : 10$

Используя это соотношение, рассчитаем недостающие значения в таблице.

а

Дано:
$V(C_4H_{10}) = 5$ л

Найти:

$V(O_2)$ - ?, $V(CO_2)$ - ?, $V(H_2O)$ - ?

Решение:

Используя соотношение $2:13:8:10$, составляем пропорции:
$V(O_2) = V(C_4H_{10}) \cdot \frac{13}{2} = 5 \text{ л} \cdot \frac{13}{2} = 32.5 \text{ л}$
$V(CO_2) = V(C_4H_{10}) \cdot \frac{8}{2} = 5 \text{ л} \cdot 4 = 20 \text{ л}$
$V(H_2O) = V(C_4H_{10}) \cdot \frac{10}{2} = 5 \text{ л} \cdot 5 = 25 \text{ л}$

Ответ: $V(O_2) = 32.5$ л, $V(CO_2) = 20$ л, $V(H_2O) = 25$ л.

б

Дано:
$V(O_2) = 8$ л

Найти:

$V(C_4H_{10})$ - ?, $V(CO_2)$ - ?, $V(H_2O)$ - ?

Решение:

Используя соотношение $2:13:8:10$, составляем пропорции:
$V(C_4H_{10}) = V(O_2) \cdot \frac{2}{13} = 8 \text{ л} \cdot \frac{2}{13} = \frac{16}{13} \approx 1.23 \text{ л}$
$V(CO_2) = V(O_2) \cdot \frac{8}{13} = 8 \text{ л} \cdot \frac{8}{13} = \frac{64}{13} \approx 4.92 \text{ л}$
$V(H_2O) = V(O_2) \cdot \frac{10}{13} = 8 \text{ л} \cdot \frac{10}{13} = \frac{80}{13} \approx 6.15 \text{ л}$

Ответ: $V(C_4H_{10}) = 16/13 \approx 1.23$ л, $V(CO_2) = 64/13 \approx 4.92$ л, $V(H_2O) = 80/13 \approx 6.15$ л.

в

Дано:
$V(CO_2) = 7$ л

Найти:

$V(C_4H_{10})$ - ?, $V(O_2)$ - ?, $V(H_2O)$ - ?

Решение:

Используя соотношение $2:13:8:10$, составляем пропорции:
$V(C_4H_{10}) = V(CO_2) \cdot \frac{2}{8} = 7 \text{ л} \cdot \frac{1}{4} = 1.75 \text{ л}$
$V(O_2) = V(CO_2) \cdot \frac{13}{8} = 7 \text{ л} \cdot \frac{13}{8} = \frac{91}{8} = 11.375 \text{ л}$
$V(H_2O) = V(CO_2) \cdot \frac{10}{8} = 7 \text{ л} \cdot \frac{5}{4} = \frac{35}{4} = 8.75 \text{ л}$

Ответ: $V(C_4H_{10}) = 1.75$ л, $V(O_2) = 11.375$ л, $V(H_2O) = 8.75$ л.

г

Дано:
$V(H_2O) = 3$ л

Найти:

$V(C_4H_{10})$ - ?, $V(O_2)$ - ?, $V(CO_2)$ - ?

Решение:

Используя соотношение $2:13:8:10$, составляем пропорции:
$V(C_4H_{10}) = V(H_2O) \cdot \frac{2}{10} = 3 \text{ л} \cdot \frac{1}{5} = 0.6 \text{ л}$
$V(O_2) = V(H_2O) \cdot \frac{13}{10} = 3 \text{ л} \cdot 1.3 = 3.9 \text{ л}$
$V(CO_2) = V(H_2O) \cdot \frac{8}{10} = 3 \text{ л} \cdot 0.8 = 2.4 \text{ л}$

Ответ: $V(C_4H_{10}) = 0.6$ л, $V(O_2) = 3.9$ л, $V(CO_2) = 2.4$ л.