Номер 11, страница 7 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 1. Задачи на вычисление количества, массы или объёма продукта реакции, если одно из исходных веществ взято в избытке - номер 11, страница 7.

Условие.

11. Рассчитайте количество, массу и число молекул воды, которые можно получить при взаимодействии 3 л водорода и 3 л кислорода (н. у.).

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V(H_2) = 3$ л

$V(O_2) = 3$ л

Условия: нормальные (н. у.)

$V(H_2) = 3 \text{ л} = 3 \times 10^{-3} \text{ м}^3$

$V(O_2) = 3 \text{ л} = 3 \times 10^{-3} \text{ м}^3$

Найти:

$\nu(H_2O)$ - ?

$m(H_2O)$ - ?

$N(H_2O)$ - ?

Решение:

1. Составим уравнение реакции горения водорода в кислороде:

$2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$

2. Согласно закону Авогадро, для газов при одинаковых условиях объемные отношения равны мольным отношениям. Из уравнения реакции следует, что водород и кислород реагируют в объемном соотношении 2:1.

Определим, какой из реагентов находится в недостатке (является лимитирующим). Для реакции с 3 л водорода теоретически требуется:

$V(O_2) = \frac{1}{2} V(H_2) = \frac{1}{2} \times 3 \text{ л} = 1.5 \text{ л}$

По условию дано 3 л кислорода, что больше, чем 1.5 л. Следовательно, кислород находится в избытке, а водород является лимитирующим реагентом и прореагирует полностью. Все дальнейшие расчеты ведутся по водороду.

3. Рассчитаем количество вещества (в молях) водорода, вступившего в реакцию. При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа $V_m$ равен 22.4 л/моль.

$\nu(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{3 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 0.134 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции, из 2 моль водорода образуется 2 моль воды. Следовательно, их количества вещества равны:

$\nu(H_2O) = \nu(H_2) \approx 0.134 \text{ моль}$

5. Рассчитаем массу полученной воды. Молярная масса воды $M(H_2O)$:

$M(H_2O) = 2 \times M(H) + M(O) = 2 \times 1 \text{ г/моль} + 16 \text{ г/моль} = 18 \text{ г/моль}$

Масса воды $m(H_2O)$ находится по формуле:

$m(H_2O) = \nu(H_2O) \times M(H_2O) \approx 0.134 \text{ моль} \times 18 \text{ г/моль} \approx 2.41 \text{ г}$

6. Рассчитаем число молекул воды, используя постоянную Авогадро $N_A \approx 6.02 \times 10^{23} \text{ моль}^{-1}$.

$N(H_2O) = \nu(H_2O) \times N_A \approx 0.134 \text{ моль} \times 6.02 \times 10^{23} \text{ моль}^{-1} \approx 8.07 \times 10^{22} \text{ молекул}$

Ответ:

количество: $\nu(H_2O) \approx 0.134 \text{ моль}$

масса: $m(H_2O) \approx 2.41 \text{ г}$

число молекул: $N(H_2O) \approx 8.07 \times 10^{22}$