Номер 16, страница 115 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 11. Первоначальные представления об органических веществах - номер 16, страница 115.

Условие.

16. Для сварки и резки металлов иногда используют ацетиленовые горелки, так как при горении ацетилена выделяется большое количество теплоты. Составьте термохимическое уравнение реакции горения ацетилена и рассчитайте, какое количество теплоты можно получить при сгорании 1 $m^3$ ацетилена, если при сгорании 1 моль ацетилена выделяется 1350 кДж теплоты.

Решение.

Решение 2.

Задача состоит из двух частей: составление термохимического уравнения и расчет количества теплоты.

1. Составление термохимического уравнения.

Реакция горения ацетилена (формула $C_2H_2$) — это его взаимодействие с кислородом ($O_2$). При полном сгорании углеводородов образуются углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$).

Сначала запишем и сбалансируем (уравняем) химическое уравнение:

$2C_2H_2 + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 2H_2O$

В условии сказано, что при сгорании 1 моль ацетилена выделяется 1350 кДж теплоты. В нашем сбалансированном уравнении в реакцию вступают 2 моль ацетилена. Следовательно, общее количество выделившейся теплоты для этой реакции будет в два раза больше:

$Q = 2 \text{ моль} \times 1350 \text{ кДж/моль} = 2700 \text{ кДж}$

Тепловой эффект (выделение тепла) указывается в правой части уравнения со знаком плюс. Таким образом, термохимическое уравнение реакции горения ацетилена имеет вид:

$2C_2H_2(г) + 5O_2(г) \rightarrow 4CO_2(г) + 2H_2O(г) + 2700 \text{ кДж}$

2. Расчет количества теплоты.

Для расчета количества теплоты, выделяющейся при сгорании 1 м³ ацетилена, выполним следующие шаги.

Дано:

$V(C_2H_2) = 1 \text{ м}^3$

$Q_{м} = 1350 \text{ кДж/моль}$ (теплота сгорания 1 моль ацетилена)

Для расчетов будем считать, что газ находится при нормальных условиях (н.у.), при которых молярный объем любого газа составляет:

$V_m = 22.4 \text{ л/моль} = 22.4 \times 10^{-3} \text{ м}^3\text{/моль}$

Найти:

$Q_{общ} - ?$

Решение:

Сначала найдем количество вещества (число молей) ацетилена, содержащееся в объеме 1 м³. Для этого воспользуемся формулой, связывающей объем, количество вещества и молярный объем:

$n = \frac{V}{V_m}$

Подставим наши значения:

$n(C_2H_2) = \frac{1 \text{ м}^3}{22.4 \times 10^{-3} \text{ м}^3\text{/моль}} \approx 44.643 \text{ моль}$

Теперь, зная количество молей ацетилена и количество теплоты, выделяющееся при сгорании одного моля, мы можем найти общее количество теплоты:

$Q_{общ} = n(C_2H_2) \times Q_м$

$Q_{общ} \approx 44.643 \text{ моль} \times 1350 \text{ кДж/моль} \approx 60268 \text{ кДж}$

Можно также выразить это значение в мегаджоулях: $60268 \text{ кДж} \approx 60.27 \text{ МДж}$.

Ответ: термохимическое уравнение реакции горения ацетилена: $2C_2H_2(г) + 5O_2(г) \rightarrow 4CO_2(г) + 2H_2O(г) + 2700 \text{ кДж}$; при сгорании 1 м³ ацетилена (при н.у.) можно получить приблизительно 60268 кДж теплоты.