Номер 7, страница 61 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

7. Какой объём углекислого газа образуется при сжигании 800 л метана $CH_4$ (н. у.), содержащего $5\%$ примесей (по объёму)?

Дано:

$V_{смеси}(CH_4) = 800$ л

$\phi(примесей) = 5 \% = 0.05$

Условия: н. у. (нормальные условия)

Найти:

$V(CO_2)$ — ?

Решение:

Поскольку в исходной газовой смеси содержится 5% негорючих примесей по объёму, в реакции горения будет участвовать только чистый метан. Сначала найдём его объём.

1. Определяем объёмную долю чистого метана в смеси. Объёмная доля – это отношение объёма компонента к общему объёму смеси. Если примеси составляют 5%, то объёмная доля метана равна:

$\phi(CH_4) = 100\% - \phi(примесей) = 100\% - 5\% = 95\%$

2. Находим объём чистого метана ($CH_4$), который вступит в реакцию:

$V(CH_4) = V_{смеси}(CH_4) \times \phi(CH_4) = 800 \, \text{л} \times 0.95 = 760 \, \text{л}$

3. Записываем уравнение реакции полного сгорания метана в кислороде:

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

4. Согласно закону объёмных отношений Гей-Люссака, при постоянных температуре и давлении объёмы вступающих в реакцию и образующихся в ней газов относятся друг к другу как простые целые числа, которые равны коэффициентам в уравнении реакции. Условия задачи — нормальные, поэтому закон применим.

Из уравнения реакции видно, что из 1 моль (и, следовательно, 1 объёма) метана образуется 1 моль (1 объём) углекислого газа. Таким образом, соотношение их объёмов равно 1:1.

$\frac{V(CH_4)}{1} = \frac{V(CO_2)}{1}$

Отсюда следует, что объём образовавшегося углекислого газа равен объёму сгоревшего чистого метана:

$V(CO_2) = V(CH_4) = 760 \, \text{л}$

Ответ: объём углекислого газа, который образуется при сжигании, составляет 760 л.