Номер 17, страница 64 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 7. Кислород, сера и их соединения - номер 17, страница 64.

Условие.

17. Какой объём воздуха (н. у.) необходимо затратить для сжигания 21,7 г фосфора до его высшего оксида?

Решение.

Решение 2.

Дано:

масса фосфора, $m(P) = 21,7 \text{ г}$
объёмная доля кислорода в воздухе, $\phi(O_2) = 21\% = 0,21$

$m(P) = 21,7 \text{ г} = 0,0217 \text{ кг}$

Найти:

объём воздуха (н. у.), $V(\text{воздуха}) - ?$

Решение:

1. Сначала составим уравнение химической реакции горения фосфора. Высший оксид фосфора имеет формулу $P_2O_5$, так как фосфор проявляет в нём свою высшую степень окисления +5. Уравнение реакции горения фосфора в кислороде выглядит следующим образом:

$4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

2. Найдём количество вещества (число моль) фосфора, масса которого дана в условии. Для этого используем молярную массу фосфора, которая составляет $M(P) \approx 31 \text{ г/моль}$.

$n(P) = \frac{m(P)}{M(P)} = \frac{21,7 \text{ г}}{31 \text{ г/моль}} = 0,7 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции определим, какое количество вещества кислорода потребуется для сжигания 0,7 моль фосфора. Из стехиометрических коэффициентов видно, что на 4 моль фосфора требуется 5 моль кислорода.

$\frac{n(P)}{4} = \frac{n(O_2)}{5}$

Выразим и рассчитаем количество вещества кислорода:

$n(O_2) = \frac{5}{4} n(P) = \frac{5}{4} \cdot 0,7 \text{ моль} = 1,25 \cdot 0,7 \text{ моль} = 0,875 \text{ моль}$

4. Теперь можно рассчитать объём кислорода, который соответствует найденному количеству вещества. При нормальных условиях (н. у.) один моль любого газа занимает объём $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$ (молярный объём).

$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 0,875 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 19,6 \text{ л}$

5. В задаче требуется найти объём воздуха, а не кислорода. Воздух — это смесь газов, в которой объёмная доля кислорода составляет примерно 21% (или 0,21). Чтобы найти объём воздуха, нужно объём необходимого кислорода разделить на его долю в воздухе.

$V(\text{воздуха}) = \frac{V(O_2)}{\phi(O_2)} = \frac{19,6 \text{ л}}{0,21} \approx 93,33 \text{ л}$

Ответ: для сжигания 21,7 г фосфора до его высшего оксида необходимо затратить приблизительно 93,33 л воздуха (при н. у.).