Вариант 1, страница 50 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

Контрольная работа по теме «Газы. Кислород. Горение»

Вариант 1

1. Какой объем при нормальных условиях займут а) 0,25 моль азота; б) $6,02 \cdot 10^{21}$ молекул азота; в) 0,14 г азота?

2. Какая масса воды потребуется для электролиза, чтобы получить 112 л (н.у.) кислорода?

3. Напишите уравнения реакций горения магния, угля, железа, метана $CH_4$. Подпишите названия продуктов реакции.

4. Вычислите массу оксида фосфора(V), который образуется при сгорании 7,75 г фосфора. Рассчитайте объем кислорода (н.у.), который необходим для этого.

5. Приведите пример каталитической реакции. Какова роль катализатора?

1. Для нахождения объема газа при нормальных условиях (н.у.) используется молярный объем, который для любого газа равен $V_m = 22,4$ л/моль. Объем вычисляется по формуле $V = n \cdot V_m$, где $n$ - количество вещества.

а) Дано количество вещества азота $n(N_2) = 0,25$ моль.

$V(N_2) = 0,25 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 5,6$ л.

Ответ: 5,6 л.

б) Сначала найдем количество вещества азота, зная число молекул $N = 6,02 \cdot 10^{21}$ и постоянную Авогадро $N_A = 6,02 \cdot 10^{23}$ моль⁻¹.

$n = \frac{N}{N_A}$

$n(N_2) = \frac{6,02 \cdot 10^{21}}{6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль⁻¹}} = 0,01$ моль.

Теперь вычислим объем:

$V(N_2) = n(N_2) \cdot V_m = 0,01 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 0,224$ л.

Ответ: 0,224 л.

в) Сначала найдем количество вещества азота, зная его массу $m = 0,14$ г и молярную массу $M$. Молярная масса азота ($N_2$) составляет $M(N_2) = 2 \cdot 14 = 28$ г/моль.

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

$n(N_2) = \frac{0,14 \text{ г}}{28 \text{ г/моль}} = 0,005$ моль.

Теперь вычислим объем:

$V(N_2) = n(N_2) \cdot V_m = 0,005 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 0,112$ л.

Ответ: 0,112 л.

2. Дано:
$V(O_2) = 112$ л (н.у.)

Найти:

$m(H_2O)$ - ?

Решение:

1. Составим уравнение реакции электролиза воды:

$2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2H_2\uparrow + O_2\uparrow$

2. Найдем количество вещества кислорода ($O_2$), полученного в результате реакции.

$n(O_2) = \frac{V(O_2)}{V_m} = \frac{112 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 5$ моль.

3. По уравнению реакции определим количество вещества воды ($H_2O$). Соотношение количеств веществ $n(H_2O) : n(O_2)$ составляет $2 : 1$.

$n(H_2O) = 2 \cdot n(O_2) = 2 \cdot 5 \text{ моль} = 10$ моль.

4. Вычислим массу воды. Молярная масса воды $M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18$ г/моль.

$m(H_2O) = n(H_2O) \cdot M(H_2O) = 10 \text{ моль} \cdot 18 \text{ г/моль} = 180$ г.

Ответ: 180 г.

3. Уравнения реакций горения (взаимодействия с кислородом) и названия продуктов:

• Горение магния:
  $2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$ (оксид магния)
• Горение угля (углерода):
  $C + O_2 \rightarrow CO_2$ (оксид углерода(IV) или диоксид углерода)
• Горение железа:
  $3Fe + 2O_2 \xrightarrow{t} Fe_3O_4$ (железная окалина или оксид железа(II, III))
• Горение метана:
  $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$ (оксид углерода(IV) и оксид водорода (вода))

Ответ: Уравнения и названия продуктов приведены в списке выше.

4. Дано:
$m(P) = 7,75$ г

Найти:

$m(P_2O_5)$ - ?
$V(O_2)$ (н.у.) - ?

Решение:

1. Составим уравнение реакции горения фосфора с образованием оксида фосфора(V):

$4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

2. Найдем количество вещества фосфора (P). Молярная масса фосфора $M(P) = 31$ г/моль.

$n(P) = \frac{m(P)}{M(P)} = \frac{7,75 \text{ г}}{31 \text{ г/моль}} = 0,25$ моль.

3. По уравнению реакции найдем количество вещества оксида фосфора(V) ($P_2O_5$) и кислорода ($O_2$).

Из соотношения $n(P) : n(P_2O_5) = 4 : 2 = 2 : 1$ следует:

$n(P_2O_5) = \frac{n(P)}{2} = \frac{0,25 \text{ моль}}{2} = 0,125$ моль.

Из соотношения $n(P) : n(O_2) = 4 : 5$ следует:

$n(O_2) = \frac{5}{4} \cdot n(P) = 1,25 \cdot 0,25 \text{ моль} = 0,3125$ моль.

4. Вычислим массу образовавшегося оксида фосфора(V). Молярная масса $M(P_2O_5) = 2 \cdot 31 + 5 \cdot 16 = 142$ г/моль.

$m(P_2O_5) = n(P_2O_5) \cdot M(P_2O_5) = 0,125 \text{ моль} \cdot 142 \text{ г/моль} = 17,75$ г.

5. Рассчитаем объем кислорода (н.у.), необходимый для реакции.

$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 0,3125 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 7$ л.

Ответ: масса оксида фосфора(V) равна 17,75 г; объем кислорода равен 7 л.

5. Пример каталитической реакции: разложение пероксида водорода ($H_2O_2$) в присутствии катализатора - оксида марганца(IV) ($MnO_2$).

$2H_2O_2 \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O + O_2\uparrow$

Роль катализатора: Катализатор – это вещество, которое увеличивает скорость химической реакции, но само в ходе реакции не расходуется. Действие катализатора заключается в том, что он предоставляет альтернативный маршрут реакции с более низкой энергией активации. Это приводит к увеличению числа частиц, способных преодолеть энергетический барьер, и, как следствие, к росту скорости реакции. Катализатор не влияет на положение химического равновесия, а только ускоряет время его достижения.

Ответ: Пример реакции: $2H_2O_2 \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O + O_2\uparrow$. Роль катализатора заключается в увеличении скорости реакции путем снижения ее энергии активации, при этом сам катализатор в реакции не расходуется.