Номер 3, страница 11 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 1. Классификация химических реакций. Параграф 2. Тепловые эффекты химических реакций. Подумай, ответь, выполни... - номер 3, страница 11.

Условие.

3. Какое количество теплоты выделится при сжигании 100 л водорода, взятого при нормальных условиях, в избытке кислорода? Термохимическое уравнение реакции:

$2\text{H}_2(\text{г.}) + \text{O}_2(\text{г.}) = 2\text{H}_2\text{O}(\text{г.}) + 484 \text{ кДж}$

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V(\text{H}_2) = 100$ л

Термохимическое уравнение: $2\text{H}_2(\text{г}) + \text{O}_2(\text{г}) = 2\text{H}_2\text{O}(\text{г}) + 484$ кДж

Условия: нормальные (н.у.)

Молярный объем газа при н.у.: $V_m = 22,4$ л/моль

Перевод в СИ:

$V(\text{H}_2) = 100 \text{ л} = 100 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3 = 0,1 \text{ м}^3$

$Q_{уравнения} = 484 \text{ кДж} = 484 \cdot 10^3 \text{ Дж}$

$V_m = 22,4 \text{ л/моль} = 0,0224 \text{ м}^3\text{/моль}$

Найти:

$Q$ — ?

Решение:

1. Найдем количество вещества (число моль) водорода объемом 100 л при нормальных условиях. Для этого воспользуемся формулой, связывающей количество вещества газа с его объемом:

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

где $n$ — количество вещества (моль), $V$ — объем газа (л), а $V_m$ — молярный объем газа при нормальных условиях, который составляет 22,4 л/моль.

Подставим известные значения в формулу:

$n(\text{H}_2) = \frac{100 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 4,464 \text{ моль}$

2. Проанализируем предоставленное термохимическое уравнение реакции:

$2\text{H}_2(\text{г}) + \text{O}_2(\text{г}) = 2\text{H}_2\text{O}(\text{г}) + 484$ кДж

Из этого уравнения следует, что при сгорании 2 моль газообразного водорода выделяется 484 кДж теплоты.

3. Составим и решим пропорцию для нахождения количества теплоты ($Q$), которое выделится при сгорании 4,464 моль водорода. Так как кислород взят в избытке, водород является лимитирующим реагентом, и расчет ведется по нему.

Из уравнения реакции: при сгорании 2 моль H₂ — выделяется 484 кДж теплоты.

По условию задачи: при сгорании 4,464 моль H₂ — выделяется $Q$ кДж теплоты.

Пропорция будет выглядеть следующим образом:

$\frac{2 \text{ моль}}{4,464 \text{ моль}} = \frac{484 \text{ кДж}}{Q}$

Выразим $Q$ из этой пропорции:

$Q = \frac{4,464 \text{ моль} \cdot 484 \text{ кДж}}{2 \text{ моль}} \approx 1080,4 \text{ кДж}$

Ответ: при сжигании 100 л водорода выделится 1080,4 кДж теплоты.