Номер 5-38, страница 57 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

5-38. Вычислите объем кислорода, который потребуется для полного сгорания

а) 5 л метана ($CH_4$, газ);

б) 8 л ацетилена ($C_2H_2$, газ);

в) 3 л сероводорода ($H_2S$, газ).

Вычислите объемы образовавшихся в результате реакции газообразных веществ. (Все объемы газов указаны при одинаковых условиях.)

Согласно следствию из закона Авогадро, при одинаковых условиях (температуре и давлении) объемы вступающих в реакцию и образующихся в результате реакции газов соотносятся между собой как их стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции. Это позволяет нам решать задачу, используя объемные отношения, так как в условии указано, что все объемы газов указаны при одинаковых условиях.

а) Дано:
$V(CH_4) = 5$ л

Найти:

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

Решение:
Запишем уравнение реакции полного сгорания метана:
$CH_4(г) + 2O_2(г) \rightarrow CO_2(г) + 2H_2O(г)$
Из уравнения реакции видно, что на 1 объем метана требуется 2 объема кислорода, при этом образуется 1 объем углекислого газа и 2 объема паров воды. Соотношение объемов газов равно соотношению их коэффициентов:
$V(CH_4) : V(O_2) : V(CO_2) : V(H_2O) = 1 : 2 : 1 : 2$
Рассчитаем объем кислорода, необходимый для реакции:
$\frac{V(CH_4)}{1} = \frac{V(O_2)}{2} \Rightarrow V(O_2) = 2 \cdot V(CH_4) = 2 \cdot 5 \text{ л} = 10 \text{ л}$
Рассчитаем объемы образовавшихся газообразных продуктов:
$\frac{V(CH_4)}{1} = \frac{V(CO_2)}{1} \Rightarrow V(CO_2) = V(CH_4) = 5 \text{ л}$
$\frac{V(CH_4)}{1} = \frac{V(H_2O)}{2} \Rightarrow V(H_2O) = 2 \cdot V(CH_4) = 2 \cdot 5 \text{ л} = 10 \text{ л}$

Ответ: для сгорания 5 л метана потребуется 10 л кислорода. В результате реакции образуется 5 л углекислого газа и 10 л паров воды.

б) Дано:
$V(C_2H_2) = 8$ л

Найти:

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

Решение:
Запишем уравнение реакции полного сгорания ацетилена:
$2C_2H_2(г) + 5O_2(г) \rightarrow 4CO_2(г) + 2H_2O(г)$
Из уравнения реакции видно, что на 2 объема ацетилена требуется 5 объемов кислорода, при этом образуется 4 объема углекислого газа и 2 объема паров воды. Соотношение объемов газов:
$V(C_2H_2) : V(O_2) : V(CO_2) : V(H_2O) = 2 : 5 : 4 : 2$
Рассчитаем объем кислорода, необходимый для реакции:
$\frac{V(C_2H_2)}{2} = \frac{V(O_2)}{5} \Rightarrow V(O_2) = \frac{5}{2} \cdot V(C_2H_2) = 2.5 \cdot 8 \text{ л} = 20 \text{ л}$
Рассчитаем объемы образовавшихся газообразных продуктов:
$\frac{V(C_2H_2)}{2} = \frac{V(CO_2)}{4} \Rightarrow V(CO_2) = \frac{4}{2} \cdot V(C_2H_2) = 2 \cdot 8 \text{ л} = 16 \text{ л}$
$\frac{V(C_2H_2)}{2} = \frac{V(H_2O)}{2} \Rightarrow V(H_2O) = V(C_2H_2) = 8 \text{ л}$

Ответ: для сгорания 8 л ацетилена потребуется 20 л кислорода. В результате реакции образуется 16 л углекислого газа и 8 л паров воды.

в) Дано:
$V(H_2S) = 3$ л

Найти:

$V(O_2)$ - ?
$V(SO_2)$ - ?
$V(H_2O)$ - ?

Решение:
Запишем уравнение реакции полного сгорания сероводорода:
$2H_2S(г) + 3O_2(г) \rightarrow 2SO_2(г) + 2H_2O(г)$
Из уравнения реакции видно, что на 2 объема сероводорода требуется 3 объема кислорода, при этом образуется 2 объема диоксида серы и 2 объема паров воды. Соотношение объемов газов:
$V(H_2S) : V(O_2) : V(SO_2) : V(H_2O) = 2 : 3 : 2 : 2$
Рассчитаем объем кислорода, необходимый для реакции:
$\frac{V(H_2S)}{2} = \frac{V(O_2)}{3} \Rightarrow V(O_2) = \frac{3}{2} \cdot V(H_2S) = 1.5 \cdot 3 \text{ л} = 4.5 \text{ л}$
Рассчитаем объемы образовавшихся газообразных продуктов:
$\frac{V(H_2S)}{2} = \frac{V(SO_2)}{2} \Rightarrow V(SO_2) = V(H_2S) = 3 \text{ л}$
$\frac{V(H_2S)}{2} = \frac{V(H_2O)}{2} \Rightarrow V(H_2O) = V(H_2S) = 3 \text{ л}$

Ответ: для сгорания 3 л сероводорода потребуется 4,5 л кислорода. В результате реакции образуется 3 л диоксида серы и 3 л паров воды.