Номер 514, страница 79 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

514. При полном сгорании в кислороде метана химическим количеством 1 моль выделяется 802 кДж тепла, а при сгорании 1 моль глюкозы — 2803 кДж. При сгорании какого из этих веществ массой 1 г выделится больше тепловой энергии? Подтвердите свой ответ расчётом.

Дано:

Теплота сгорания метана ($CH_4$) на 1 моль: $Q_{моль}(CH_4) = 802$ кДж

Теплота сгорания глюкозы ($C_6H_{12}O_6$) на 1 моль: $Q_{моль}(C_6H_{12}O_6) = 2803$ кДж

Масса метана для сжигания: $m(CH_4) = 1$ г

Масса глюкозы для сжигания: $m(C_6H_{12}O_6) = 1$ г

$Q_{моль}(CH_4) = 802 \cdot 10^3$ Дж

$Q_{моль}(C_6H_{12}O_6) = 2803 \cdot 10^3$ Дж

$m(CH_4) = 1 \cdot 10^{-3}$ кг

$m(C_6H_{12}O_6) = 1 \cdot 10^{-3}$ кг

Найти:

При сгорании какого вещества массой 1 г выделится больше тепловой энергии?

Решение:

Для того чтобы сравнить количество теплоты, выделяемое при сгорании 1 грамма каждого вещества, необходимо рассчитать их удельную теплоту сгорания ($q$), которая показывает, сколько энергии выделяется при сгорании единицы массы вещества. Удельную теплоту сгорания можно найти, разделив молярную теплоту сгорания ($Q_{моль}$) на молярную массу ($M$).

1.Найдем молярные массы метана и глюкозы.

Используем относительные атомные массы элементов: $Ar(C) = 12$, $Ar(H) = 1$, $Ar(O) = 16$.

Молярная масса метана ($CH_4$):

$M(CH_4) = Ar(C) + 4 \cdot Ar(H) = 12 + 4 \cdot 1 = 16$ г/моль.

Молярная масса глюкозы ($C_6H_{12}O_6$):

$M(C_6H_{12}O_6) = 6 \cdot Ar(C) + 12 \cdot Ar(H) + 6 \cdot Ar(O) = 6 \cdot 12 + 12 \cdot 1 + 6 \cdot 16 = 72 + 12 + 96 = 180$ г/моль.

2.Рассчитаем удельную теплоту сгорания для каждого вещества.

Количество теплоты, выделяемое при сгорании 1 г метана:

$q(CH_4) = \frac{Q_{моль}(CH_4)}{M(CH_4)} = \frac{802 \text{ кДж}}{16 \text{ г/моль}} = 50.125 \text{ кДж/г}$.

Количество теплоты, выделяемое при сгорании 1 г глюкозы:

$q(C_6H_{12}O_6) = \frac{Q_{моль}(C_6H_{12}O_6)}{M(C_6H_{12}O_6)} = \frac{2803 \text{ кДж}}{180 \text{ г/моль}} \approx 15.57 \text{ кДж/г}$.

3.Сравним полученные значения.

$50.125 \text{ кДж/г} > 15.57 \text{ кДж/г}$.

Следовательно, при сгорании 1 грамма метана выделяется значительно больше тепловой энергии, чем при сгорании 1 грамма глюкозы.

Ответ: При сгорании 1 г метана выделится больше тепловой энергии. Расчет показывает, что 1 г метана выделяет 50,125 кДж тепла, а 1 г глюкозы — приблизительно 15,57 кДж.