Номер 4-60, страница 49 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

4-60. Вычислите объем (н.у.) кислорода, который потребуется для сжигания смеси 6 г угля и 8 г серы.

Дано:

Масса угля (принимаем за чистый углерод C), $m(C) = 6 \text{ г} = 0.006 \text{ кг}$
Масса серы (S), $m(S) = 8 \text{ г} = 0.008 \text{ кг}$
Условия: нормальные (н.у.)
Молярный объем газа при н.у., $V_m = 22.4 \text{ л/моль} = 0.0224 \text{ м}^3\text{/моль}$

Найти:

Общий объем кислорода $V_{общ}(O_2)$ — ?

Решение:

Для решения задачи необходимо рассмотреть две независимые реакции горения: горение угля (углерода) и горение серы. Затем нужно вычислить объем кислорода, необходимый для каждой реакции, и сложить полученные объемы.

1. Составим уравнения химических реакций горения:

Реакция горения угля (углерода) в кислороде с образованием углекислого газа:
$C + O_2 \rightarrow CO_2$

Реакция горения серы в кислороде с образованием диоксида серы:
$S + O_2 \rightarrow SO_2$

2. Найдем количество вещества (в молях) для углерода и серы, используя их молярные массы.

Молярная масса углерода $M(C) \approx 12 \text{ г/моль}$.
Молярная масса серы $M(S) \approx 32 \text{ г/моль}$.

Количество вещества углерода:
$n(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{6 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль}$

Количество вещества серы:
$n(S) = \frac{m(S)}{M(S)} = \frac{8 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} = 0.25 \text{ моль}$

3. По уравнениям реакций определим количество вещества кислорода, необходимое для сжигания каждого компонента смеси.

Из уравнения $C + O_2 \rightarrow CO_2$ следует, что на 1 моль углерода расходуется 1 моль кислорода. Следовательно, соотношение количеств веществ $n(C) : n(O_2) = 1:1$.
$n_1(O_2) = n(C) = 0.5 \text{ моль}$

Из уравнения $S + O_2 \rightarrow SO_2$ следует, что на 1 моль серы расходуется 1 моль кислорода. Следовательно, соотношение количеств веществ $n(S) : n(O_2) = 1:1$.
$n_2(O_2) = n(S) = 0.25 \text{ моль}$

4. Найдем общее количество вещества кислорода, которое потребуется для сжигания всей смеси.

$n_{общ}(O_2) = n_1(O_2) + n_2(O_2) = 0.5 \text{ моль} + 0.25 \text{ моль} = 0.75 \text{ моль}$

5. Вычислим объем кислорода при нормальных условиях (н.у.). Согласно закону Авогадро, молярный объем любого газа при н.у. составляет $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$.

$V_{общ}(O_2) = n_{общ}(O_2) \cdot V_m = 0.75 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 16.8 \text{ л}$

Ответ: для сжигания смеси потребуется $16.8$ л кислорода.