Номер 2, страница 116 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

2. В эвдиометре взорвали смесь, состоящую из 1 мл водорода и 6 мл кислорода. Какой газ и в каком количестве остался после взрыва?

Дано:

$V(H_2) = 1 \text{ мл}$
$V(O_2) = 6 \text{ мл}$

Перевод в СИ:
$V(H_2) = 1 \times 10^{-6} \text{ м}^3$
$V(O_2) = 6 \times 10^{-6} \text{ м}^3$

Найти:

Какой газ и в каком количестве (объеме) остался после взрыва.

Решение:

Первым шагом запишем уравнение химической реакции горения водорода в кислороде. В результате этой реакции образуется вода.

$2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$

Согласно закону объемных отношений Гей-Люссака, при постоянных температуре и давлении объемы реагирующих газов и газообразных продуктов относятся друг к другу как простые целые числа, которые равны стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

Из уравнения реакции видно, что 2 объема водорода ($H_2$) реагируют с 1 объемом кислорода ($O_2$). Следовательно, объемное соотношение реагентов составляет:

$\frac{V(H_2)}{V(O_2)} = \frac{2}{1}$

Теперь определим, какой из газов находится в недостатке (лимитирующий реагент), а какой — в избытке. Для этого рассчитаем, какой объем кислорода теоретически необходим для полного сгорания 1 мл водорода.

$V(O_2)_{\text{необх.}} = \frac{1}{2} \times V(H_2) = \frac{1}{2} \times 1 \text{ мл} = 0.5 \text{ мл}$

По условию задачи, в смеси содержится 6 мл кислорода. Поскольку имеющийся объем кислорода (6 мл) больше, чем теоретически необходимый для реакции (0.5 мл), кислород находится в избытке, а водород — в недостатке. Это означает, что весь водород прореагирует полностью.

Рассчитаем объем кислорода, который останется в эвдиометре после завершения реакции. Для этого вычтем из начального объема кислорода тот объем, который вступил в реакцию.

$V(O_2)_{\text{ост.}} = V(O_2)_{\text{исх.}} - V(O_2)_{\text{прореаг.}}$

$V(O_2)_{\text{ост.}} = 6 \text{ мл} - 0.5 \text{ мл} = 5.5 \text{ мл}$

Продукт реакции — вода ($H_2O$). Если после взрыва система охлаждается до комнатной температуры, вода сконденсируется в жидкость, объемом которой можно пренебречь по сравнению с объемом газов. Таким образом, в газовой фазе останется только избыточный кислород.

Ответ: после взрыва остался кислород ($O_2$) в количестве 5,5 мл.