Номер 3, страница 110 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

3. Реакции оксидов кальция, стронция и бария с водой описывают термохимическими уравнениями:

a) $CaO_{\text{(тв)}} + H_2O_{\text{(ж)}} = Ca(OH)_{2\text{(тв)}} + 65 \text{ кДж};$

б) $SrO_{\text{(тв)}} + H_2O_{\text{(ж)}} = Sr(OH)_{2\text{(тв)}} + 83 \text{ кДж};$

в) $BaO_{\text{(тв)}} + H_2O_{\text{(ж)}} = Ba(OH)_{2\text{(тв)}} + 106 \text{ кДж}.$

Пусть масса каждого из оксидов равна 100 г. В случае какой из реакций выделится наибольшее количество теплоты?

Дано:

$m(CaO) = 100 \text{ г}$

$m(SrO) = 100 \text{ г}$

$m(BaO) = 100 \text{ г}$

Термохимические уравнения:

а) $CaO_{(тв)} + H_2O_{(ж)} = Ca(OH)_{2(тв)} + 65 \text{ кДж}$

б) $SrO_{(тв)} + H_2O_{(ж)} = Sr(OH)_{2(тв)} + 83 \text{ кДж}$

в) $BaO_{(тв)} + H_2O_{(ж)} = Ba(OH)_{2(тв)} + 106 \text{ кДж}$

Найти:

В случае какой из реакций выделится наибольшее количество теплоты, $Q_{max}$?

Решение:

Чтобы определить, в какой из реакций выделится наибольшее количество теплоты, необходимо для каждого случая рассчитать количество выделившейся теплоты ($Q$) при реакции 100 г соответствующего оксида. Тепловой эффект, указанный в уравнении, относится к реакции 1 моль оксида.

1. Рассчитаем молярные массы оксидов, используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы (округляя до целых): $Ar(Ca) = 40$, $Ar(Sr) = 88$, $Ar(Ba) = 137$, $Ar(O) = 16$.

$M(CaO) = Ar(Ca) + Ar(O) = 40 + 16 = 56 \text{ г/моль}$

$M(SrO) = Ar(Sr) + Ar(O) = 88 + 16 = 104 \text{ г/моль}$

$M(BaO) = Ar(Ba) + Ar(O) = 137 + 16 = 153 \text{ г/моль}$

2. Рассчитаем количество вещества ($n$) для 100 г каждого оксида по формуле $n = \frac{m}{M}$ и затем найдем количество выделившейся теплоты ($Q$) для каждого случая.

а) Реакция оксида кальция с водой

Найдем количество вещества оксида кальция:

$n(CaO) = \frac{m(CaO)}{M(CaO)} = \frac{100 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} \approx 1,786 \text{ моль}$

Согласно уравнению реакции, при взаимодействии 1 моль $CaO$ выделяется 65 кДж теплоты. Рассчитаем теплоту, выделившуюся при реакции 1,786 моль $CaO$:

$Q_a = n(CaO) \times 65 \text{ кДж/моль} = 1,786 \text{ моль} \times 65 \text{ кДж/моль} \approx 116,1 \text{ кДж}$

Ответ: при реакции 100 г оксида кальция с водой выделится примерно 116,1 кДж теплоты.

б) Реакция оксида стронция с водой

Найдем количество вещества оксида стронция:

$n(SrO) = \frac{m(SrO)}{M(SrO)} = \frac{100 \text{ г}}{104 \text{ г/моль}} \approx 0,962 \text{ моль}$

Согласно уравнению реакции, при взаимодействии 1 моль $SrO$ выделяется 83 кДж теплоты. Рассчитаем теплоту, выделившуюся при реакции 0,962 моль $SrO$:

$Q_b = n(SrO) \times 83 \text{ кДж/моль} = 0,962 \text{ моль} \times 83 \text{ кДж/моль} \approx 79,8 \text{ кДж}$

Ответ: при реакции 100 г оксида стронция с водой выделится примерно 79,8 кДж теплоты.

в) Реакция оксида бария с водой

Найдем количество вещества оксида бария:

$n(BaO) = \frac{m(BaO)}{M(BaO)} = \frac{100 \text{ г}}{153 \text{ г/моль}} \approx 0,654 \text{ моль}$

Согласно уравнению реакции, при взаимодействии 1 моль $BaO$ выделяется 106 кДж теплоты. Рассчитаем теплоту, выделившуюся при реакции 0,654 моль $BaO$:

$Q_c = n(BaO) \times 106 \text{ кДж/моль} = 0,654 \text{ моль} \times 106 \text{ кДж/моль} \approx 69,3 \text{ кДж}$

Ответ: при реакции 100 г оксида бария с водой выделится примерно 69,3 кДж теплоты.

3. Сравним полученные значения количества теплоты:

$Q_a \approx 116,1 \text{ кДж}$

$Q_b \approx 79,8 \text{ кДж}$

$Q_c \approx 69,3 \text{ кДж}$

Сравнивая значения, получаем: $116,1 \text{ кДж} > 79,8 \text{ кДж} > 69,3 \text{ кДж}$.

Таким образом, наибольшее количество теплоты выделится в реакции с оксидом кальция.

Ответ: Наибольшее количество теплоты (116,1 кДж) выделится в случае реакции а) с оксидом кальция.