Номер 518, страница 80 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

518. Составьте термохимическое уравнение горения водорода в кислороде, если при сгорании водорода массой 1,00 г выделяется 143 кДж теплоты.

Дано:

$m(H_2) = 1,00 \text{ г}$

$Q = 143 \text{ кДж}$

Перевод в СИ:

$m(H_2) = 0,001 \text{ кг}$

$Q = 143000 \text{ Дж}$

Найти:

Термохимическое уравнение горения водорода.

Решение:

1. Запишем уравнение реакции горения водорода в кислороде. При взаимодействии водорода ($H_2$) с кислородом ($O_2$) образуется вода ($H_2O$).

$H_2 + O_2 \rightarrow H_2O$

2. Уравняем химическую реакцию, расставив стехиометрические коэффициенты. Чтобы число атомов каждого элемента было одинаковым в левой и правой частях уравнения, необходимо поставить коэффициент 2 перед водородом и 2 перед водой:

$2H_2 + O_2 = 2H_2O$

3. Термохимическое уравнение включает в себя тепловой эффект реакции, который соответствует мольным количествам веществ, указанным коэффициентами в уравнении. В нашем случае, нам нужно рассчитать теплоту, выделяющуюся при сгорании 2 моль водорода.

4. Найдем количество вещества ($n$) водорода в 1,00 г. Молярная масса молекулярного водорода $M(H_2)$ равна:

$M(H_2) = 2 \cdot M(H) \approx 2 \cdot 1,00 \text{ г/моль} = 2,00 \text{ г/моль}$

Теперь рассчитаем количество вещества:

$n(H_2) = \frac{m(H_2)}{M(H_2)} = \frac{1,00 \text{ г}}{2,00 \text{ г/моль}} = 0,50 \text{ моль}$

5. Согласно условию задачи, при сгорании 0,50 моль $H_2$ выделяется 143 кДж теплоты. Рассчитаем, какой тепловой эффект ($Q_x$) будет соответствовать сгоранию 2 моль $H_2$ (согласно уравнению реакции), составив пропорцию:

при сгорании $0,50$ моль $H_2$ — выделяется $143$ кДж теплоты;

при сгорании $2$ моль $H_2$ — выделяется $Q_x$ кДж теплоты.

$\frac{0,50 \text{ моль}}{2 \text{ моль}} = \frac{143 \text{ кДж}}{Q_x}$

Выразим и найдем $Q_x$:

$Q_x = \frac{2 \text{ моль} \cdot 143 \text{ кДж}}{0,50 \text{ моль}} = 572 \text{ кДж}$

6. Теперь можно записать итоговое термохимическое уравнение. Так как реакция экзотермическая (с выделением теплоты), тепловой эффект записывается в правой части уравнения со знаком «+». Также укажем агрегатные состояния веществ: (г) — газ, (ж) — жидкость. При стандартных условиях вода является жидкостью.

$2H_2(г) + O_2(г) = 2H_2O(ж) + 572 \text{ кДж}$

Ответ:

$2H_2(г) + O_2(г) = 2H_2O(ж) + 572 \text{ кДж}$