Номер 4-55, страница 49 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

4-55. Вычислите объем кислорода (н.у.), который потребуется для полного сжигания

а) 112 л (н.у.) метана $CH_4$,

б) 9 г этана $C_2H_6$,

в) 14 г этилена $C_2H_4$.

а) Дано:

V(CH₄) = 112 л (н.у.)

Найти:

V(O₂) - ?

Решение:

1. Составим уравнение реакции полного сгорания метана:

$CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$

2. Поскольку и метан, и кислород являются газами и находятся при нормальных условиях (н.у.), можно применить закон объемных отношений Гей-Люссака. Согласно этому закону, объемы газов, вступающих в реакцию, относятся друг к другу как их стехиометрические коэффициенты.

Из уравнения реакции следует, что на 1 объем метана требуется 2 объема кислорода:

$\frac{V(CH_4)}{1} = \frac{V(O_2)}{2}$

3. Вычислим объем кислорода, необходимый для сжигания 112 л метана:

$V(O_2) = 2 \cdot V(CH_4) = 2 \cdot 112 \text{ л} = 224 \text{ л}$

Ответ: 224 л.

б) Дано:

m(C₂H₆) = 9 г

Найти:

V(O₂) (н.у.) - ?

Решение:

1. Составим уравнение реакции полного сгорания этана:

$2C_2H_6 + 7O_2 \rightarrow 4CO_2 + 6H_2O$

2. Рассчитаем молярную массу этана (C₂H₆), используя относительные атомные массы: Ar(C) ≈ 12, Ar(H) ≈ 1.

$M(C_2H_6) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 30 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (в молях) этана, содержащееся в 9 г:

$\nu(C_2H_6) = \frac{m(C_2H_6)}{M(C_2H_6)} = \frac{9 \text{ г}}{30 \text{ г/моль}} = 0.3 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определим количество вещества кислорода, необходимое для реакции. Стехиометрическое соотношение $\nu(C_2H_6) : \nu(O_2) = 2 : 7$.

$\nu(O_2) = \frac{7}{2} \cdot \nu(C_2H_6) = 3.5 \cdot 0.3 \text{ моль} = 1.05 \text{ моль}$

5. Вычислим объем кислорода при нормальных условиях (н.у.), используя молярный объем газа ($V_m = 22.4 \text{ л/моль}$):

$V(O_2) = \nu(O_2) \cdot V_m = 1.05 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 23.52 \text{ л}$

Ответ: 23,52 л.

в) Дано:

m(C₂H₄) = 14 г

Найти:

V(O₂) (н.у.) - ?

Решение:

1. Составим уравнение реакции полного сгорания этилена (этена):

$C_2H_4 + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 2H_2O$

2. Рассчитаем молярную массу этилена (C₂H₄), используя относительные атомные массы: Ar(C) ≈ 12, Ar(H) ≈ 1.

$M(C_2H_4) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 = 28 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества этилена, содержащееся в 14 г:

$\nu(C_2H_4) = \frac{m(C_2H_4)}{M(C_2H_4)} = \frac{14 \text{ г}}{28 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определим количество вещества кислорода. Стехиометрическое соотношение $\nu(C_2H_4) : \nu(O_2) = 1 : 3$.

$\nu(O_2) = 3 \cdot \nu(C_2H_4) = 3 \cdot 0.5 \text{ моль} = 1.5 \text{ моль}$

5. Вычислим объем кислорода при нормальных условиях (н.у.), используя молярный объем газа ($V_m = 22.4 \text{ л/моль}$):

$V(O_2) = \nu(O_2) \cdot V_m = 1.5 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 33.6 \text{ л}$

Ответ: 33,6 л.