Номер 907, страница 146 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

907. Кислород какого максимального объёма (н. у.) можно получить при полном электролизе воды массой 3,22 т?

Дано:

$m(\text{H}_2\text{O}) = 3,22 \text{ т}$

Нормальные условия (н. у.)

Перевод в систему СИ (для расчетов используем граммы):

$m(\text{H}_2\text{O}) = 3,22 \text{ т} = 3,22 \cdot 10^6 \text{ г}$

Найти:

$V(\text{O}_2) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции электролиза воды:

$2\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{электролиз}} 2\text{H}_2\uparrow + \text{O}_2\uparrow$

2. Рассчитаем молярную массу воды ($M(\text{H}_2\text{O})$), используя округленные значения атомных масс: $A_r(\text{H}) \approx 1$, $A_r(\text{O}) \approx 16$.

$M(\text{H}_2\text{O}) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества воды, вступившей в реакцию:

$n(\text{H}_2\text{O}) = \frac{m(\text{H}_2\text{O})}{M(\text{H}_2\text{O})} = \frac{3,22 \cdot 10^6 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} \approx 178889 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определим количество вещества кислорода ($\text{O}_2$). Соотношение количеств веществ воды и кислорода составляет $2:1$.

$n(\text{O}_2) = \frac{1}{2} n(\text{H}_2\text{O}) = \frac{1}{2} \cdot 178889 \text{ моль} \approx 89444,5 \text{ моль}$

5. Рассчитаем объем кислорода при нормальных условиях (н. у.), используя молярный объем газа $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$:

$V(\text{O}_2) = n(\text{O}_2) \cdot V_m = 89444,5 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 2003557 \text{ л}$

6. Переведем объем из литров в кубические метры ($1 \text{ м}^3 = 1000 \text{ л}$) и округлим результат до трех значащих цифр, соответственно точности исходных данных ($3,22$):

$V(\text{O}_2) = \frac{2003557 \text{ л}}{1000 \text{ л/м}^3} \approx 2003,6 \text{ м}^3 \approx 2,00 \cdot 10^3 \text{ м}^3$

Ответ: $2,00 \cdot 10^3 \text{ м}^3$.