Номер 5, страница 114 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 11. Первоначальные представления об органических веществах - номер 5, страница 114.

Условие.

5. Метан — основной компонент бытового газа, который используется в газовых плитах. Составьте уравнение реакции горения метана и рассчитайте, какой объём углекислого газа образуется при сгорании 30 л метана (объёмы газов измерены при одинаковых условиях).

Решение.

Решение 2.

Дано:

Объём метана $V(CH_4) = 30$ л.

Объёмы газов измерены при одинаковых условиях (одинаковые температура и давление).

$V(CH_4) = 30 \text{ л} = 0.03 \text{ м}^3$

Найти:

Уравнение реакции горения метана — ?

Объём углекислого газа $V(CO_2)$ — ?

Решение:

1. Сначала составим уравнение реакции горения метана ($CH_4$). Горение — это реакция с кислородом ($O_2$). Поскольку метан является углеводородом, продуктами его полного сгорания являются углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$).

Запишем схему реакции:

$CH_4 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$

Теперь уравняем число атомов каждого элемента в левой и правой частях (расставим стехиометрические коэффициенты).
- Атомы углерода (C): слева 1, справа 1. Уравнено.
- Атомы водорода (H): слева 4, справа 2. Нужно поставить коэффициент 2 перед молекулой воды ($H_2O$).
$CH_4 + O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$
- Атомы кислорода (O): слева 2, справа в $CO_2$ — 2, в $2H_2O$ — 2, итого 4. Нужно поставить коэффициент 2 перед молекулой кислорода ($O_2$).

Получаем сбалансированное уравнение реакции:

$CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$

2. Далее рассчитаем объём углекислого газа ($CO_2$), который образуется при сгорании 30 л метана ($CH_4$).

В условии задачи указано, что объёмы газов измерены при одинаковых условиях. Это позволяет нам использовать закон объёмных отношений Гей-Люссака, который является следствием закона Авогадро. Согласно этому закону, отношение объёмов реагирующих газов равно отношению их стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции.

Из уравнения реакции $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$ мы видим, что перед $CH_4$ и $CO_2$ стоит коэффициент 1 (который обычно не пишется). Это означает, что из 1 объёма метана образуется 1 объём углекислого газа.

Составим пропорцию:

$\frac{V(CH_4)}{1} = \frac{V(CO_2)}{1}$

Отсюда следует, что объём образовавшегося углекислого газа равен объёму сгоревшего метана:

$V(CO_2) = V(CH_4) = 30$ л.

Ответ: уравнение реакции горения метана: $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$; объём углекислого газа, который образуется при сгорании 30 л метана, составляет 30 л.