Номер 391, страница 60 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

391. Для превращения молекулы водорода в два изолированных атома необходимо затратить 435 кДж энергии на 1 моль молекул водорода. Какое количество энергии выделится при превращении атомов водорода массой 46,8 г в молекулы?

Дано:

Энергия, затрачиваемая на диссоциацию 1 моля $H_2$: $E_{д} = 435 \text{ кДж/моль} = 435 \cdot 10^3 \text{ Дж/моль}$

Масса атомов водорода: $m(H) = 46,8 \text{ г} = 0,0468 \text{ кг}$

Молярная масса атомарного водорода: $M(H) \approx 1 \text{ г/моль} = 1 \cdot 10^{-3} \text{ кг/моль}$

Найти:

Количество выделившейся энергии $Q$

Решение:

Процесс разрыва химической связи в молекуле водорода ($H_2 \rightarrow 2H$) требует затрат энергии. Обратный процесс — образование молекул из атомов ($2H \rightarrow H_2$) — сопровождается выделением такого же количества энергии в соответствии с законом сохранения энергии.

Таким образом, при образовании 1 моля молекул водорода ($H_2$) из 2 молей атомов водорода ($H$) выделится $435 \text{ кДж}$ энергии.

1. Найдем количество вещества (число молей) атомарного водорода массой $46,8 \text{ г}$. Для этого используем формулу $\nu = \frac{m}{M}$, где $\nu$ — количество вещества, $m$ — масса, $M$ — молярная масса.

$\nu(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{46,8 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 46,8 \text{ моль}$

2. Из уравнения реакции образования молекул $2H \rightarrow H_2$ следует, что из двух молей атомов водорода образуется один моль молекулярного водорода. Найдем, какое количество вещества молекулярного водорода $\nu(H_2)$ образуется из $46,8 \text{ моль}$ атомарного водорода.

$\nu(H_2) = \frac{\nu(H)}{2} = \frac{46,8 \text{ моль}}{2} = 23,4 \text{ моль}$

3. Теперь рассчитаем общее количество энергии $Q$, которое выделится при образовании $23,4 \text{ моль}$ молекул водорода. Мы знаем, что при образовании 1 моля $H_2$ выделяется $435 \text{ кДж}$ энергии.

$Q = \nu(H_2) \cdot E_{д} = 23,4 \text{ моль} \cdot 435 \frac{\text{кДж}}{\text{моль}} = 10179 \text{ кДж}$

Ответ: при превращении атомов водорода массой 46,8 г в молекулы выделится 10179 кДж энергии.