Номер 4, страница 121 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

4. Вычислите объём воздуха (н. у.), который потребуется для сжигания 20 $м^3$ сероводорода, если при этом образуются вода и оксид серы (IV). Вычислите массу этого воздуха.

Дано:

Найти:

$V(возд) - ?$

$m(возд) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции горения сероводорода в кислороде с образованием оксида серы (IV) и воды:

$2H_2S + 3O_2 \rightarrow 2SO_2 + 2H_2O$

2. Согласно закону объёмных отношений Гей-Люссака, объёмы вступающих в реакцию и образующихся газов относятся как их стехиометрические коэффициенты.

Из уравнения реакции следует, что на 2 объёма сероводорода требуется 3 объёма кислорода. Составим пропорцию для расчёта объёма кислорода, необходимого для сжигания 20 м³ сероводорода:

$\frac{V(H_2S)}{2} = \frac{V(O_2)}{3}$

Отсюда находим объём кислорода:

$V(O_2) = \frac{3 \times V(H_2S)}{2} = \frac{3 \times 20 \ м^3}{2} = 30 \ м^3$

3. Воздух является смесью газов, в которой объёмная доля кислорода составляет примерно 21% (или 0.21). Зная объём необходимого кислорода, можно вычислить объём воздуха:

$V(возд) = \frac{V(O_2)}{\phi(O_2)} = \frac{30 \ м^3}{0.21} \approx 142.86 \ м^3$

4. Для вычисления массы воздуха сначала найдём его количество вещества (число молей), используя молярный объём газа при нормальных условиях ($V_m$):

$n(возд) = \frac{V(возд)}{V_m} = \frac{142.86 \ м^3}{0.0224 \ м^3/моль} \approx 6377.7 \ моль$

5. Теперь вычислим массу этого объёма воздуха, зная его количество вещества и среднюю молярную массу воздуха ($M_{возд}$):

$m(возд) = n(возд) \times M_{возд} = 6377.7 \ моль \times 0.029 \ кг/моль \approx 184.95 \ кг$

Округлим полученные значения.

Ответ: для сжигания 20 м³ сероводорода потребуется объём воздуха приблизительно $142.9 \ м^3$; масса этого воздуха составит приблизительно $185 \ кг$.