Страница 51 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

Вариант 2

1. Какой объем при нормальных условиях займут а) 0,75 моль хлора; б) $6,02 \cdot 10^{24}$ молекул хлора; в) 0,71 г хлора?

2. Какая масса воды потребуется для электролиза, чтобы получить 28 л (н.у.) водорода?

3. Напишите уравнения реакций горения алюминия, серы, меди, пропана $C_3H_8$. Подпишите названия продуктов реакции.

4. Вычислите массу фосфора и объем кислорода (н.у.), которые потребуются для получения 35,5 г оксида фосфора(V).

5. Что такое воздух? Как можно разделить воздух на составляющие его компоненты? На какие? На чем основано такое разделение?

а)

Объем газа при нормальных условиях (н.у.) вычисляется по формуле $V = n \cdot V_m$, где $n$ — количество вещества, а $V_m$ — молярный объем газа, равный 22,4 л/моль.

Для 0,75 моль хлора:

$V(Cl_2) = 0,75 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 16,8 \text{ л}$

Ответ: 16,8 л.

б)

Сначала необходимо найти количество вещества $n$, соответствующее данному числу молекул $N$, используя постоянную Авогадро $N_A = 6,02 \cdot 10^{23}$ моль^-1. Формула: $n = N / N_A$.

$n(Cl_2) = \frac{6,02 \cdot 10^{24}}{6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}} = 10 \text{ моль}$

Теперь можно рассчитать объем:

$V(Cl_2) = n \cdot V_m = 10 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 224 \text{ л}$

Ответ: 224 л.

в)

Сначала необходимо найти количество вещества $n$, соответствующее данной массе $m$. Для этого нужна молярная масса хлора $Cl_2$. $M(Cl_2) = 2 \cdot 35,5 = 71$ г/моль. Формула: $n = m / M$.

$n(Cl_2) = \frac{0,71 \text{ г}}{71 \text{ г/моль}} = 0,01 \text{ моль}$

Теперь можно рассчитать объем:

$V(Cl_2) = n \cdot V_m = 0,01 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 0,224 \text{ л}$

Ответ: 0,224 л.

2. Дано:

$V(H_2) = 28 \text{ л (н.у.)}$

Найти:

$m(H_2O) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции электролиза воды:

$2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2H_2\uparrow + O_2\uparrow$

2. Найдем количество вещества выделившегося водорода ($H_2$). При нормальных условиях (н.у.) молярный объем $V_m$ составляет 22,4 л/моль.

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{28 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 1,25 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции определим количество вещества воды ($H_2O$). Соотношение молей воды и водорода $n(H_2O) : n(H_2) = 2 : 2 = 1 : 1$.

Следовательно, $n(H_2O) = n(H_2) = 1,25 \text{ моль}$.

4. Вычислим массу воды. Молярная масса воды $M(H_2O) = 2 \cdot 1,008 + 16,00 \approx 18$ г/моль.

$m(H_2O) = n(H_2O) \cdot M(H_2O) = 1,25 \text{ моль} \cdot 18 \text{ г/моль} = 22,5 \text{ г}$

Ответ: потребуется 22,5 г воды.

3. Реакции горения представляют собой взаимодействие веществ с кислородом $O_2$ при высокой температуре.

Горение алюминия:

$4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$

Продукт реакции: $Al_2O_3$ — оксид алюминия.

Горение серы:

$S + O_2 \rightarrow SO_2$

Продукт реакции: $SO_2$ — оксид серы(IV) (или диоксид серы).

Горение меди:

$2Cu + O_2 \rightarrow 2CuO$

Продукт реакции: $CuO$ — оксид меди(II).

Горение пропана:

$C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O$

Продукты реакции: $CO_2$ — оксид углерода(IV) (или диоксид углерода) и $H_2O$ — оксид водорода (вода).

Ответ:

• $4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$ (оксид алюминия)
• $S + O_2 \rightarrow SO_2$ (оксид серы(IV))
• $2Cu + O_2 \rightarrow 2CuO$ (оксид меди(II))
• $C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O$ (оксид углерода(IV) и вода)

4. Дано:

$m(P_2O_5) = 35,5 \text{ г}$

Найти:

$m(P) - ?$

$V(O_2) \text{ (н.у.)} - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции горения фосфора с образованием оксида фосфора(V):

$4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

2. Рассчитаем молярную массу оксида фосфора(V), $P_2O_5$.

$M(P_2O_5) = 2 \cdot M(P) + 5 \cdot M(O) = 2 \cdot 31 + 5 \cdot 16 = 142 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества $P_2O_5$.

$n(P_2O_5) = \frac{m(P_2O_5)}{M(P_2O_5)} = \frac{35,5 \text{ г}}{142 \text{ г/моль}} = 0,25 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции найдем количества вещества исходных веществ — фосфора ($P$) и кислорода ($O_2$).

Соотношение $n(P) : n(P_2O_5) = 4 : 2 = 2 : 1$. Значит, $n(P) = 2 \cdot n(P_2O_5) = 2 \cdot 0,25 \text{ моль} = 0,5 \text{ моль}$.

Соотношение $n(O_2) : n(P_2O_5) = 5 : 2$. Значит, $n(O_2) = \frac{5}{2} \cdot n(P_2O_5) = 2,5 \cdot 0,25 \text{ моль} = 0,625 \text{ моль}$.

5. Вычислим массу фосфора. Молярная масса фосфора $M(P) = 31$ г/моль.

$m(P) = n(P) \cdot M(P) = 0,5 \text{ моль} \cdot 31 \text{ г/моль} = 15,5 \text{ г}$

6. Вычислим объем кислорода при нормальных условиях ($V_m = 22,4$ л/моль).

$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 0,625 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 14 \text{ л}$

Ответ: потребуется 15,5 г фосфора и 14 л кислорода.

5. Воздух — это природная смесь газов, из которых состоит атмосфера Земли. По своему составу это гомогенная (однородная) смесь. Основными компонентами сухого воздуха являются азот ($N_2$, около 78% по объему), кислород ($O_2$, около 21%) и аргон ($Ar$, около 0,9%). Также в состав воздуха входят углекислый газ ($CO_2$), неон, гелий, криптон и другие газы в малых количествах, а также переменное количество водяного пара.

Воздух можно разделить на составляющие его компоненты. Основным промышленным способом является фракционная перегонка (или ректификация) сжиженного воздуха. Этим методом получают чистый азот, кислород и аргон.

Принцип такого разделения основан на различии в температурах кипения компонентов жидкого воздуха. Процесс выглядит следующим образом:
1. Воздух сжимают и охлаждают, переводя его в жидкое состояние.
2. Жидкий воздух подают в ректификационную колонну и медленно нагревают.
3. Компоненты с более низкой температурой кипения испаряются раньше. Первым испаряется азот (t_кип = -196 °C), затем аргон (t_кип = -186 °C) и последним кислород (t_кип = -183 °C).
4. Газообразные компоненты собирают на разной высоте колонны и отводят.

Ответ: Воздух — это природная смесь газов, в основном азота и кислорода. Разделить его на компоненты (азот, кислород, аргон) можно методом фракционной перегонки сжиженного воздуха. Этот метод основан на разнице температур кипения газов, входящих в состав воздуха.