Номер 5, страница 132 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

5. Составьте 2–3 уравнения известных вам химических реакций и поясните, в каких массовых и количественных соотношениях реагируют вещества.

Пример 1. Реакция синтеза воды

Рассмотрим реакцию горения водорода в кислороде с образованием воды. Уравнение этой реакции выглядит следующим образом:

$2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$

Решение

Чтобы определить количественные и массовые соотношения, в которых реагируют вещества, необходимо проанализировать стехиометрические коэффициенты в уравнении и использовать молярные массы веществ.

1. Количественное (мольное) соотношение.

Коэффициенты перед формулами веществ в уравнении реакции показывают их количественное соотношение в молях. В данном случае 2 моль водорода $(H_2)$ реагируют с 1 моль кислорода $(O_2)$.

Следовательно, количественное соотношение реагентов:

$\nu(H_2) : \nu(O_2) = 2 : 1$

2. Массовое соотношение.

Для нахождения массового соотношения необходимо рассчитать массы реагентов, участвующих в реакции, используя их молярные массы и коэффициенты. Используем округленные относительные атомные массы из Периодической системы: $Ar(H) = 1$, $Ar(O) = 16$.

Молярная масса водорода $M(H_2) = 2 \cdot Ar(H) = 2 \cdot 1 = 2 \text{ г/моль}$.

Молярная масса кислорода $M(O_2) = 2 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 16 = 32 \text{ г/моль}$.

Теперь найдем массу 2 моль водорода и 1 моль кислорода:

$m(2H_2) = \nu \cdot M = 2 \text{ моль} \cdot 2 \text{ г/моль} = 4 \text{ г}$.

$m(O_2) = \nu \cdot M = 1 \text{ моль} \cdot 32 \text{ г/моль} = 32 \text{ г}$.

Таким образом, массовое соотношение водорода и кислорода в реакции:

$m(H_2) : m(O_2) = 4 : 32$

Это соотношение можно упростить, разделив обе части на 4:

$m(H_2) : m(O_2) = 1 : 8$

Это означает, что для полного протекания реакции на 1 грамм водорода требуется 8 грамм кислорода.

Ответ: Количественное соотношение реагентов $\nu(H_2) : \nu(O_2) = 2 : 1$. Массовое соотношение реагентов $m(H_2) : m(O_2) = 1 : 8$.

Пример 2. Реакция горения метана

Рассмотрим реакцию горения природного газа (метана) в кислороде. Это основа работы газовой плиты. Уравнение реакции:

$CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$

Решение

1. Количественное (мольное) соотношение.

Коэффициенты в уравнении показывают, что 1 моль метана $(CH_4)$ реагирует с 2 молями кислорода $(O_2)$.

Количественное соотношение:

$\nu(CH_4) : \nu(O_2) = 1 : 2$

2. Массовое соотношение.

Рассчитаем молярные массы реагентов. Относительные атомные массы: $Ar(C) = 12$, $Ar(H) = 1$, $Ar(O) = 16$.

Молярная масса метана $M(CH_4) = 12 + 4 \cdot 1 = 16 \text{ г/моль}$.

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

Найдем массу 1 моль метана и 2 моль кислорода:

$m(CH_4) = 1 \text{ моль} \cdot 16 \text{ г/моль} = 16 \text{ г}$.

$m(2O_2) = 2 \text{ моль} \cdot 32 \text{ г/моль} = 64 \text{ г}$.

Массовое соотношение реагентов:

$m(CH_4) : m(O_2) = 16 : 64$

Упростим, разделив обе части на 16:

$m(CH_4) : m(O_2) = 1 : 4$

Ответ: Количественное соотношение реагентов $\nu(CH_4) : \nu(O_2) = 1 : 2$. Массовое соотношение реагентов $m(CH_4) : m(O_2) = 1 : 4$.

Пример 3. Реакция нейтрализации

Рассмотрим реакцию между соляной кислотой и гидроксидом натрия (едким натром) с образованием поваренной соли и воды.

$HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$

Решение

1. Количественное (мольное) соотношение.

В данном уравнении все коэффициенты перед реагентами равны 1. Это означает, что 1 моль соляной кислоты $(HCl)$ реагирует с 1 моль гидроксида натрия $(NaOH)$.

Количественное соотношение:

$\nu(HCl) : \nu(NaOH) = 1 : 1$

2. Массовое соотношение.

Рассчитаем молярные массы реагентов. Относительные атомные массы: $Ar(H) = 1$, $Ar(Cl) = 35.5$, $Ar(Na) = 23$, $Ar(O) = 16$.

Молярная масса соляной кислоты $M(HCl) = 1 + 35.5 = 36.5 \text{ г/моль}$.

Молярная масса гидроксида натрия $M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$.

Поскольку вещества реагируют в соотношении 1:1, их массовое соотношение равно соотношению их молярных масс:

$m(HCl) : m(NaOH) = 36.5 : 40$

Чтобы избавиться от дроби в соотношении, можно умножить обе части на 2:

$m(HCl) : m(NaOH) = 73 : 80$

Ответ: Количественное соотношение реагентов $\nu(HCl) : \nu(NaOH) = 1 : 1$. Массовое соотношение реагентов $m(HCl) : m(NaOH) = 73 : 80$.