Номер 5-37, страница 57 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

5-37. Вычислите массу и объем (н.у.) водорода и кислорода, которые потребуются для получения 90 г воды.

Дано:

$m(\text{H}_2\text{O}) = 90 \text{ г}$

Условия: н.у. (нормальные условия)

В системе СИ: $m(\text{H}_2\text{O}) = 0,09 \text{ кг}$

Найти:

$m(\text{H}_2) - ?$

$V(\text{H}_2) - ?$

$m(\text{O}_2) - ?$

$V(\text{O}_2) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции получения воды из водорода и кислорода:

$2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в реакции. Будем использовать округленные значения относительных атомных масс: $Ar(\text{H}) = 1$, $Ar(\text{O}) = 16$.

Молярная масса воды $(\text{H}_2\text{O})$:

$M(\text{H}_2\text{O}) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$

Молярная масса водорода $(\text{H}_2)$:

$M(\text{H}_2) = 2 \cdot 1 = 2 \text{ г/моль}$

Молярная масса кислорода $(\text{O}_2)$:

$M(\text{O}_2) = 2 \cdot 16 = 32 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число молей) для 90 г воды, используя формулу $n = m/M$:

$n(\text{H}_2\text{O}) = \frac{90 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 5 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определим количество вещества водорода и кислорода. Из уравнения следует, что соотношение количеств веществ равно соотношению стехиометрических коэффициентов:

$n(\text{H}_2) : n(\text{O}_2) : n(\text{H}_2\text{O}) = 2 : 1 : 2$

Следовательно, количество вещества водорода равно количеству вещества воды:

$\frac{n(\text{H}_2)}{2} = \frac{n(\text{H}_2\text{O})}{2} \implies n(\text{H}_2) = n(\text{H}_2\text{O}) = 5 \text{ моль}$

Количество вещества кислорода в два раза меньше количества вещества воды:

$\frac{n(\text{O}_2)}{1} = \frac{n(\text{H}_2\text{O})}{2} \implies n(\text{O}_2) = \frac{n(\text{H}_2\text{O})}{2} = \frac{5 \text{ моль}}{2} = 2,5 \text{ моль}$

5. Вычислим массу водорода и кислорода, которые необходимы для реакции, по формуле $m = n \cdot M$:

Масса водорода:

$m(\text{H}_2) = 5 \text{ моль} \cdot 2 \text{ г/моль} = 10 \text{ г}$

Масса кислорода:

$m(\text{O}_2) = 2,5 \text{ моль} \cdot 32 \text{ г/моль} = 80 \text{ г}$

6. Вычислим объем водорода и кислорода при нормальных условиях (н.у.). При н.у. молярный объем любого газа $V_m$ равен $22,4$ л/моль. Используем формулу $V = n \cdot V_m$:

Объем водорода:

$V(\text{H}_2) = 5 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 112 \text{ л}$

Объем кислорода:

$V(\text{O}_2) = 2,5 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 56 \text{ л}$

Ответ:

Для получения 90 г воды потребуются:

Водород: масса $10 \text{ г}$, объем (н.у.) $112 \text{ л}$.

Кислород: масса $80 \text{ г}$, объем (н.у.) $56 \text{ л}$.