Номер 313, страница 79 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

313. При сжигании 14,8 г смеси бутадиена-1,3, пропена и этина в избытке кислорода образовался углекислый газ объемом 24,64 дм3 (н. у.). Укажите массу выделившейся при этом воды.

Дано:

$m(смеси) = 14,8$ г
$V(CO_2) = 24,64$ дм³ (н. у.)

Найти:

$m(H_2O)$ - ?

Решение:

Смесь состоит из углеводородов: бутадиена-1,3 ($C_4H_6$), пропена ($C_3H_6$) и этина ($C_2H_2$). Все эти вещества состоят только из атомов углерода (C) и водорода (H). При полном сгорании (в избытке кислорода) весь углерод из исходной смеси переходит в углекислый газ ($CO_2$), а весь водород — в воду ($H_2O$).

Это позволяет решить задачу, не зная точного соотношения компонентов в смеси, а основываясь на законе сохранения массы.

1. Найдем количество вещества (моль) образовавшегося углекислого газа, используя молярный объем газов при нормальных условиях ($V_m = 22,4$ дм³/моль):

$n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{24,64 \text{ дм³}}{22,4 \text{ дм³/моль}} = 1,1$ моль

2. Поскольку в одной молекуле $CO_2$ содержится один атом углерода (C), то количество вещества атомов углерода в исходной смеси равно количеству вещества углекислого газа:

$n(C) = n(CO_2) = 1,1$ моль

3. Вычислим массу углерода, содержавшегося в исходной смеси. Молярная масса углерода $M(C) = 12$ г/моль.

$m(C) = n(C) \times M(C) = 1,1 \text{ моль} \times 12 \text{ г/моль} = 13,2$ г

4. Масса исходной смеси углеводородов равна сумме масс углерода и водорода в ней. Следовательно, мы можем найти массу водорода в смеси:

$m(H) = m(смеси) - m(C) = 14,8 \text{ г} - 13,2 \text{ г} = 1,6$ г

5. Найдем количество вещества атомов водорода в смеси. Молярная масса атомарного водорода $M(H) \approx 1$ г/моль.

$n(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{1,6 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 1,6$ моль

6. Весь водород из смеси переходит в воду ($H_2O$). В каждой молекуле воды содержится два атома водорода. Следовательно, количество вещества образовавшейся воды будет в два раза меньше, чем количество вещества атомов водорода:

$n(H_2O) = \frac{n(H)}{2} = \frac{1,6 \text{ моль}}{2} = 0,8$ моль

7. Наконец, вычислим массу выделившейся воды. Молярная масса воды $M(H_2O) = 2 \times 1 + 16 = 18$ г/моль.

$m(H_2O) = n(H_2O) \times M(H_2O) = 0,8 \text{ моль} \times 18 \text{ г/моль} = 14,4$ г

Ответ: масса выделившейся воды составляет 14,4 г.