Номер 8-19, страница 98 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

8-19. Смесь 10 г водорода и 96 г кислорода взорвали. Вычислите массу образовавшейся воды и массу реагента, оставшегося после реакции.

Дано:

$m(H_2) = 10 \text{ г}$

$m(O_2) = 96 \text{ г}$

Перевод в систему СИ:

$m(H_2) = 0.01 \text{ кг}$

$m(O_2) = 0.096 \text{ кг}$

Найти:

$m(H_2O) - ?$

$m_{ост} - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции горения водорода в кислороде:

$2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в реакции. Для удобства расчетов будем использовать граммы. Принимаем относительные атомные массы: $Ar(H) = 1$, $Ar(O) = 16$.

$M(H_2) = 2 \cdot 1 = 2 \text{ г/моль}$

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

$M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (в молях) для каждого из реагентов:

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

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

4. Определим, какой из реагентов находится в недостатке (лимитирующий реагент). Согласно уравнению реакции, на 2 моль водорода требуется 1 моль кислорода.

Рассчитаем, сколько моль кислорода необходимо для полного сгорания 5 моль водорода:

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

Поскольку в наличии имеется 3 моль кислорода ($3 \text{ моль} > 2.5 \text{ моль}$), кислород находится в избытке, а водород — в недостатке. Все дальнейшие расчеты производятся по лимитирующему реагенту, то есть по водороду.

5. Вычислим массу образовавшейся воды. Из уравнения реакции следует, что количество вещества образовавшейся воды равно количеству вещества прореагировавшего водорода:

$\frac{\nu(H_2O)}{2} = \frac{\nu(H_2)}{2} \implies \nu(H_2O) = \nu(H_2) = 5 \text{ моль}$

Найдем массу воды:

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

6. Вычислим массу реагента, оставшегося после реакции. Реагент в избытке — кислород. В реакции участвовало 2.5 моль кислорода.

Найдем количество вещества кислорода, которое осталось после реакции:

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

Найдем массу оставшегося кислорода:

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

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