Номер 6, страница 102 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

6. Теплота сгорания угля равна 393,5 кДж/моль. Напишите термохимическое уравнение реакции. Рассчитайте количество теплоты, которое выделится при сгорании 1 кг угля. Какой объём углекислого газа (н. у.) образовался, если при сгорании угля выделилось 157,4 кДж теплоты?

Дано:

Теплота сгорания угля (C): $Q_{моль} = 393.5 \text{ кДж/моль}$

Масса угля: $m_1(C) = 1 \text{ кг}$

Выделившаяся теплота: $Q_2 = 157.4 \text{ кДж}$

$m_1(C) = 1 \text{ кг} = 1000 \text{ г}$

$Q_{моль} = 393.5 \text{ кДж/моль} = 393.5 \times 10^3 \text{ Дж/моль}$

$Q_2 = 157.4 \text{ кДж} = 157.4 \times 10^3 \text{ Дж}$

Найти:

Термохимическое уравнение реакции - ?

Количество теплоты $Q_1$ при сгорании 1 кг угля - ?

Объем $V(CO_2)$ при выделении 157.4 кДж теплоты - ?

Решение:

Напишите термохимическое уравнение реакции.

Принимаем уголь за чистый углерод (C). Реакция полного сгорания углерода в кислороде ($O_2$) приводит к образованию диоксида углерода ($CO_2$). Теплота сгорания 393,5 кДж/моль — это тепловой эффект реакции ($Q$) для 1 моль углерода. Термохимическое уравнение, с указанием агрегатных состояний (тв — твердое, г — газообразное), имеет вид:

$C_{(тв)} + O_{2(г)} = CO_{2(г)} + 393.5 \text{ кДж}$

Ответ: $C_{(тв)} + O_{2(г)} = CO_{2(г)} + 393.5 \text{ кДж}$.

Рассчитайте количество теплоты, которое выделится при сгорании 1 кг угля.

1. Найдем количество вещества углерода в 1 кг (1000 г). Молярная масса углерода $M(C) \approx 12 \text{ г/моль}$.

$n_1(C) = \frac{m_1(C)}{M(C)} = \frac{1000 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} \approx 83.33 \text{ моль}$.

2. Из термохимического уравнения следует, что при сгорании 1 моль C выделяется 393,5 кДж теплоты. Рассчитаем количество теплоты ($Q_1$), которое выделится при сгорании $n_1(C)$ моль углерода:

$Q_1 = n_1(C) \times Q_{моль} = \frac{1000}{12} \text{ моль} \times 393.5 \frac{\text{кДж}}{\text{моль}} \approx 32791.67 \text{ кДж}$.

Ответ: при сгорании 1 кг угля выделится примерно 32792 кДж теплоты.

Какой объём углекислого газа (н. у.) образовался, если при сгорании угля выделилось 157,4 кДж теплоты?

1. Согласно термохимическому уравнению, при выделении 393,5 кДж теплоты образуется 1 моль $CO_2$. Найдем количество вещества $CO_2$ ($n_2(CO_2)$), образовавшегося при выделении $Q_2 = 157,4 \text{ кДж}$ теплоты:

$n_2(CO_2) = \frac{Q_2}{Q_{моль}} = \frac{157.4 \text{ кДж}}{393.5 \text{ кДж/моль}} = 0.4 \text{ моль}$.

2. Объем одного моля любого газа при нормальных условиях (н. у.) составляет молярный объем $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$. Рассчитаем объем образовавшегося углекислого газа:

$V(CO_2) = n_2(CO_2) \times V_m = 0.4 \text{ моль} \times 22.4 \frac{\text{л}}{\text{моль}} = 8.96 \text{ л}$.

Ответ: образовалось 8,96 л углекислого газа.