Номер 5-43, страница 57 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

5-43. Для сжигания 10 г водорода взяли 96 г кислорода. Вычислите массу образовавшейся воды и массу оставшегося реагента.

5-44. Для полного сгорания 1,4 г некоторого простого вещества потребова

Дано:

$m(H_2) = 10 \text{ г}$

$m(O_2) = 96 \text{ г}$

Данные представлены в единицах, удобных для расчетов, поэтому перевод в систему СИ не требуется.

Найти:

$m(H_2O) - ?$

$m(\text{оставшегося реагента}) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции горения водорода. Водород ($H_2$) реагирует с кислородом ($O_2$) с образованием воды ($H_2O$).

$2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в реакции, используя периодическую таблицу химических элементов.

$M(H_2) = 2 \cdot 1.008 \approx 2 \text{ г/моль}$

$M(O_2) = 2 \cdot 16 = 32 \text{ г/моль}$

$M(H_2O) = 2 \cdot 1.008 + 16 \approx 18 \text{ г/моль}$

3. Вычислим количество вещества (в молях) каждого из исходных реагентов по формуле $\nu = m/M$.

$\nu(H_2) = \frac{m(H_2)}{M(H_2)} = \frac{10 \text{ г}}{2 \text{ г/моль}} = 5 \text{ моль}$

$\nu(O_2) = \frac{m(O_2)}{M(O_2)} = \frac{96 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} = 3 \text{ моль}$

4. Определим, какой из реагентов является лимитирующим (находится в недостатке), а какой — в избытке. Для этого сравним мольное соотношение реагентов, данное в условии, со стехиометрическим соотношением из уравнения реакции.

Согласно уравнению, на 2 моль водорода расходуется 1 моль кислорода. То есть $\nu(H_2) : \nu(O_2) = 2:1$.

Определим, какое количество кислорода теоретически необходимо для полного сгорания 5 моль водорода:

$\nu_{\text{теор.}}(O_2) = \frac{1}{2} \cdot \nu(H_2) = \frac{1}{2} \cdot 5 \text{ моль} = 2.5 \text{ моль}$

По условию задачи было взято 3 моль кислорода, что больше, чем требуется для реакции ($3 \text{ моль} > 2.5 \text{ моль}$). Следовательно, кислород находится в избытке, а водород полностью прореагирует и является лимитирующим реагентом. Все дальнейшие расчеты продуктов реакции ведем по водороду.

5. Рассчитаем массу образовавшейся воды.

Из уравнения реакции следует, что из 2 моль $H_2$ образуется 2 моль $H_2O$. Значит, количество вещества воды равно количеству вещества прореагировавшего водорода:

$\nu(H_2O) = \nu(H_2) = 5 \text{ моль}$

Теперь найдем массу образовавшейся воды по формуле $m = \nu \cdot M$:

$m(H_2O) = \nu(H_2O) \cdot M(H_2O) = 5 \text{ моль} \cdot 18 \text{ г/моль} = 90 \text{ г}$

6. Рассчитаем массу оставшегося реагента. Оставшимся реагентом является кислород.

Количество вещества кислорода, вступившего в реакцию, составляет 2.5 моль (рассчитано в п. 4). Найдем количество вещества кислорода, оставшегося после реакции:

$\nu_{\text{ост.}}(O_2) = \nu_{\text{исх.}}(O_2) - \nu_{\text{прореаг.}}(O_2) = 3 \text{ моль} - 2.5 \text{ моль} = 0.5 \text{ моль}$

Вычислим массу оставшегося кислорода:

$m_{\text{ост.}}(O_2) = \nu_{\text{ост.}}(O_2) \cdot M(O_2) = 0.5 \text{ моль} \cdot 32 \text{ г/моль} = 16 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшейся воды равна 90 г; масса оставшегося реагента (кислорода) равна 16 г.