Номер 11, страница 115 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

11. Первоначальные представления об органических веществах. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 11, страница 115.

Условие.

11. Этилен иногда используют в тепличных хозяйствах для ускорения созревания плодов. Рассчитайте объём этилена (н. у.), необходимого для насыщения воздуха в теплице объёмом $150 \text{ м}^3$, если предельно допустимая концентрация этилена составляет $0,005 \text{ мг}/\text{м}^3$.

Решение.

Решение 2.

Дано

$V_{теплицы} = 150 \text{ м³}$
$C(C_2H_4) = 0,005 \text{ мг/м³}$
Условия: нормальные (н. у.)

Перевод всех данных в систему СИ:
$V_{теплицы} = 150 \text{ м³}$
$C(C_2H_4) = 0,005 \frac{\text{мг}}{\text{м³}} = 0,005 \times 10^{-6} \frac{\text{кг}}{\text{м³}} = 5 \times 10^{-9} \frac{\text{кг}}{\text{м³}}$

Найти:

$V(C_2H_4)$ (н. у.) — ?

Решение

1. Первым шагом рассчитаем массу этилена ($m$), которая необходима для создания в теплице предельно допустимой концентрации ($C$). Для этого умножим концентрацию на объем теплицы ($V_{теплицы}$):

$m(C_2H_4) = C(C_2H_4) \times V_{теплицы}$

$m(C_2H_4) = 0,005 \frac{\text{мг}}{\text{м³}} \times 150 \text{ м³} = 0,75 \text{ мг}$

Для удобства дальнейших химических расчетов переведем массу из миллиграммов в граммы:

$m(C_2H_4) = 0,75 \text{ мг} = 0,00075 \text{ г}$

2. Далее определим количество вещества ($n$) этилена, которое соответствует найденной массе. Для этого нам потребуется молярная масса этилена ($C_2H_4$).

Молярная масса этилена ($M(C_2H_4)$) вычисляется на основе относительных атомных масс углерода (C) и водорода (H):

$M(C_2H_4) = 2 \times M(C) + 4 \times M(H) = 2 \times 12 \text{ г/моль} + 4 \times 1 \text{ г/моль} = 28 \text{ г/моль}$

Теперь находим количество вещества:

$n(C_2H_4) = \frac{m(C_2H_4)}{M(C_2H_4)} = \frac{0,00075 \text{ г}}{28 \text{ г/моль}} \approx 0,00002678 \text{ моль}$

3. Зная количество вещества, мы можем найти объем газа при нормальных условиях (н. у.). Согласно закону Авогадро, молярный объем ($V_m$) любого газа при н. у. (температура 0 °C и давление 1 атм) составляет 22,4 л/моль.

Объем этилена ($V(C_2H_4)$) рассчитывается по формуле:

$V(C_2H_4) = n(C_2H_4) \times V_m$

$V(C_2H_4) \approx 0,00002678 \text{ моль} \times 22,4 \frac{\text{л}}{\text{моль}} \approx 0,0006 \text{ л}$

Так как полученное значение в литрах очень мало, целесообразно перевести его в миллилитры (1 л = 1000 мл):

$V(C_2H_4) = 0,0006 \text{ л} \times 1000 \frac{\text{мл}}{\text{л}} = 0,6 \text{ мл}$

Ответ: для насыщения воздуха в теплице до предельно допустимой концентрации необходим объем этилена 0,6 мл (н. у.).