Номер 5-41, страница 57 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

5-41. Для сжигания 24 г угля взяли 67,2 л (н.у.) кислорода. Вычислите массу образовавшегося углекислого газа.

Дано:

$m(C) = 24$ г

$V(O_2) = 67,2$ л (н.у.)

Найти:

$m(CO_2)$ — ?

Решение:

Для решения задачи необходимо сначала составить уравнение химической реакции, затем найти количества веществ реагентов, определить, какой из них находится в недостатке (лимитирующий реагент), и по нему рассчитать массу продукта.

1. Составим уравнение реакции горения угля (будем считать, что уголь — это чистый углерод C) в кислороде ($O_2$):

$C + O_2 \rightarrow CO_2$

Из уравнения реакции видно, что 1 моль углерода реагирует с 1 моль кислорода с образованием 1 моль углекислого газа. Стехиометрическое соотношение реагентов и продукта составляет 1:1:1.

2. Вычислим количество вещества (в молях) для каждого из исходных веществ.

Молярная масса углерода $M(C)$ равна 12 г/моль. Находим количество вещества углерода по формуле:

$n(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{24 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} = 2$ моль.

Молярный объем газа при нормальных условиях (н.у.) $V_m$ составляет 22,4 л/моль. Находим количество вещества кислорода по формуле:

$n(O_2) = \frac{V(O_2)}{V_m} = \frac{67,2 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 3$ моль.

3. Определим лимитирующий реагент. Согласно уравнению реакции, углерод и кислород реагируют в мольном соотношении 1:1. Это означает, что для полного сгорания 2 моль углерода требуется 2 моль кислорода. По условию, у нас есть 3 моль кислорода, что больше, чем необходимо ($3 > 2$). Следовательно, кислород находится в избытке, а углерод — в недостатке. Углерод является лимитирующим реагентом, и он полностью вступит в реакцию. Дальнейшие расчеты будем вести по количеству углерода.

4. Рассчитаем количество вещества углекислого газа ($CO_2$), которое образуется в результате реакции. Согласно стехиометрии уравнения, из 1 моль $C$ образуется 1 моль $CO_2$. Таким образом, количество вещества образовавшегося углекислого газа равно количеству вещества прореагировавшего углерода:

$n(CO_2) = n(C) = 2$ моль.

5. Вычислим массу образовавшегося углекислого газа. Сначала найдем молярную массу $M(CO_2)$:

$M(CO_2) = M(C) + 2 \cdot M(O) = 12 \text{ г/моль} + 2 \cdot 16 \text{ г/моль} = 44$ г/моль.

Теперь находим массу $CO_2$ по формуле $m = n \cdot M$:

$m(CO_2) = n(CO_2) \cdot M(CO_2) = 2 \text{ моль} \cdot 44 \text{ г/моль} = 88$ г.

Ответ: масса образовавшегося углекислого газа составляет 88 г.