Номер 10, страница 83 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

10. Энергия связи в молекуле $O_2$ равна 494 кДж/моль. Какую энергию нужно затратить, чтобы разорвать все связи в образце кислорода объёмом $1 дм^3 (н. у.)?$

Дано:

Энергия связи в молекуле $O_2$, $E_{св} = 494 \text{ кДж/моль}$

Объем кислорода $O_2$, $V = 1 \text{ дм}^3$

Условия: нормальные (н. у.), что означает молярный объем газа $V_m = 22.4 \text{ дм}^3/\text{моль}$.

$E_{св} = 494 \times 10^3 \text{ Дж/моль}$

$V = 1 \text{ дм}^3 = 1 \times 10^{-3} \text{ м}^3$

$V_m = 22.4 \text{ дм}^3/\text{моль} = 22.4 \times 10^{-3} \text{ м}^3/\text{моль}$

Найти:

Энергию, которую нужно затратить для разрыва всех связей, $Q$.

Решение:

Для определения общей энергии $Q$, необходимой для диссоциации всех молекул кислорода в данном объеме, следует сначала вычислить количество вещества (число молей) кислорода.

Согласно закону Авогадро, при нормальных условиях (н. у.) 1 моль любого идеального газа занимает объем $V_m = 22.4 \text{ дм}^3$. Количество вещества $\nu$ для объема $V$ можно рассчитать по формуле:

$\nu = \frac{V}{V_m}$

Подставим заданные значения, чтобы найти количество молей кислорода в 1 дм³:

$\nu = \frac{1 \text{ дм}^3}{22.4 \text{ дм}^3/\text{моль}} \approx 0.04464 \text{ моль}$

Энергия связи $E_{св}$ дана в расчете на 1 моль вещества. Чтобы найти общую энергию $Q$, необходимую для разрыва связей во всем образце, нужно умножить количество вещества $\nu$ на молярную энергию связи $E_{св}$:

$Q = \nu \cdot E_{св}$

Объединим формулы и подставим числовые значения:

$Q = \frac{V}{V_m} \cdot E_{св} = \frac{1 \text{ дм}^3}{22.4 \text{ дм}^3/\text{моль}} \cdot 494 \text{ кДж/моль}$

Выполним вычисления:

$Q = \frac{494}{22.4} \text{ кДж} \approx 22.0536 \text{ кДж}$

Округляя результат до трех значащих цифр (согласно данным в условии), получаем итоговое значение.

$Q \approx 22.1 \text{ кДж}$

Ответ: чтобы разорвать все связи в образце кислорода объёмом 1 дм³, необходимо затратить 22.1 кДж энергии.