Номер 7, страница 6 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

7. Рассчитайте объём углекислого газа, который можно получить при горении 16 л угарного газа в токе воздуха, объём которого составляет 92 л. Объёмы всех газов измерены при одинаковых условиях.

Дано:

$V(\text{CO}) = 16 \text{ л}$

$V(\text{воздуха}) = 92 \text{ л}$

Объёмы газов измерены при одинаковых условиях.

Найти:

$V(\text{CO}_2) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции горения угарного газа ($CO$) в кислороде ($O_2$), который является составной частью воздуха. В результате реакции образуется углекислый газ ($CO_2$).

$2\text{CO} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO}_2$

Согласно закону объёмных отношений (закону Гей-Люссака), при постоянных температуре и давлении объёмы вступающих в реакцию и образующихся газов относятся друг к другу как их стехиометрические коэффициенты. Из уравнения реакции следует соотношение объёмов:

$V(\text{CO}) : V(\text{O}_2) : V(\text{CO}_2) = 2 : 1 : 2$

2. Определим объём кислорода, который содержится в 92 л воздуха. Примем, что объёмная доля кислорода в воздухе составляет 21% (или 0.21).

$V(\text{O}_2) = V(\text{воздуха}) \times \phi(\text{O}_2) = 92 \text{ л} \times 0.21 = 19.32 \text{ л}$

3. Теперь необходимо определить, какой из реагентов (угарный газ или кислород) находится в недостатке, так как именно он определит максимальный объём продукта. Для этого рассчитаем, какой объём кислорода теоретически необходим для полного сгорания 16 л угарного газа.

Из соотношения $V(\text{CO}) : V(\text{O}_2) = 2 : 1$ следует:

$V_{теор}(\text{O}_2) = \frac{1}{2} \times V(\text{CO}) = \frac{1}{2} \times 16 \text{ л} = 8 \text{ л}$

Сравним теоретически необходимый объём кислорода с имеющимся:

$V_{теор}(\text{O}_2) = 8 \text{ л} < V_{факт}(\text{O}_2) = 19.32 \text{ л}$

Так как фактический объём кислорода больше, чем требуется для реакции, кислород находится в избытке, а угарный газ ($CO$) — в недостатке. Это означает, что весь угарный газ прореагирует, и расчёт объёма продукта следует вести по нему.

4. Рассчитаем объём углекислого газа ($CO_2$), который образуется при сгорании 16 л угарного газа ($CO$).

Из уравнения реакции соотношение объёмов угарного и углекислого газов составляет $V(\text{CO}) : V(\text{CO}_2) = 2 : 2$, или $1:1$.

Следовательно, объём образовавшегося углекислого газа равен объёму вступившего в реакцию угарного газа.

$V(\text{CO}_2) = V(\text{CO}) = 16 \text{ л}$

Ответ: объём углекислого газа, который можно получить, составляет 16 л.