Номер 5, страница 102 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

5. Дано термохимическое уравнение синтеза аммиака:

$N_{2\text{(г)}} + 3H_{2\text{(г)}} = 2NH_{3\text{(г)}} + 92 \text{ кДж}.$

Рассчитайте, сколько теплоты выделится при образовании:

a) 10 моль;

б) 10 г;

в) 10 л (н. у.) аммиака.

Дано:

Термохимическое уравнение: $N_{2(г)} + 3H_{2(г)} = 2NH_{3(г)} + 92 \text{ кДж}$

а) $n(\text{NH}_3) = 10 \text{ моль}$

б) $m(\text{NH}_3) = 10 \text{ г}$

в) $V(\text{NH}_3) = 10 \text{ л}$ (при н. у.)

$m(\text{NH}_3) = 10 \text{ г} = 0.01 \text{ кг}$

$V(\text{NH}_3) = 10 \text{ л} = 0.01 \text{ м}^3$

$Q = 92 \text{ кДж} = 92000 \text{ Дж}$

Найти:

$Q_a -?$, $Q_б -?$, $Q_в -?$

Решение:

Из термохимического уравнения следует, что при образовании 2 моль аммиака ($NH_3$) выделяется 92 кДж теплоты. Это соотношение мы будем использовать для всех расчетов.

а) 10 моль

Составим пропорцию, чтобы найти количество теплоты ($Q_a$), которое выделится при образовании 10 моль аммиака:

при образовании $2 \text{ моль NH}_3$ — выделяется $92 \text{ кДж}$ теплоты

при образовании $10 \text{ моль NH}_3$ — выделяется $Q_a \text{ кДж}$ теплоты

Из пропорции находим $Q_a$:

$Q_a = \frac{10 \text{ моль} \cdot 92 \text{ кДж}}{2 \text{ моль}} = 5 \cdot 92 \text{ кДж} = 460 \text{ кДж}$

Ответ: при образовании 10 моль аммиака выделится 460 кДж теплоты.

б) 10 г

Сначала найдем количество вещества ($n$) в 10 г аммиака. Для этого нам понадобится молярная масса аммиака $M(\text{NH}_3)$.

$M(\text{NH}_3) = M(N) + 3 \cdot M(H) = 14 + 3 \cdot 1 = 17 \text{ г/моль}$

Теперь вычислим количество вещества:

$n(\text{NH}_3) = \frac{m}{M} = \frac{10 \text{ г}}{17 \text{ г/моль}} \approx 0.588 \text{ моль}$

Составим пропорцию для нахождения теплоты ($Q_б$):

при образовании $2 \text{ моль NH}_3$ — выделяется $92 \text{ кДж}$ теплоты

при образовании $\frac{10}{17} \text{ моль NH}_3$ — выделяется $Q_б \text{ кДж}$ теплоты

$Q_б = \frac{\frac{10}{17} \text{ моль} \cdot 92 \text{ кДж}}{2 \text{ моль}} = \frac{10 \cdot 92}{17 \cdot 2} = \frac{460}{17} \approx 27.06 \text{ кДж}$

Ответ: при образовании 10 г аммиака выделится 27,06 кДж теплоты.

в) 10 л (н. у.)

Сначала найдем количество вещества ($n$) в 10 л аммиака при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем газа при н. у. составляет $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$.

$n(\text{NH}_3) = \frac{V}{V_m} = \frac{10 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 0.446 \text{ моль}$

Составим пропорцию для нахождения теплоты ($Q_в$):

при образовании $2 \text{ моль NH}_3$ — выделяется $92 \text{ кДж}$ теплоты

при образовании $\frac{10}{22.4} \text{ моль NH}_3$ — выделяется $Q_в \text{ кДж}$ теплоты

$Q_в = \frac{\frac{10}{22.4} \text{ моль} \cdot 92 \text{ кДж}}{2 \text{ моль}} = \frac{10 \cdot 92}{22.4 \cdot 2} = \frac{460}{22.4} \approx 20.54 \text{ кДж}$

Ответ: при образовании 10 л аммиака (н. у.) выделится 20,54 кДж теплоты.