Номер 4, страница 110 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

4. Рассчитайте объём (н. у.) метана, сгоревшего в кислороде, в соответствии с термохимическим уравнением: $CH_{4(\text{г})} + 2O_{2(\text{г})} = CO_{2(\text{г})} + 2H_{2}O_{(\text{г})} + 803 \text{ кДж}$, если в результате реакции выделилось 80,3 кДж теплоты.

Дано:

Термохимическое уравнение: $CH_{4(г)} + 2O_{2(г)} = CO_{2(г)} + 2H_{2}O_{(г)} + 803 \text{ кДж}$

Количество выделившейся теплоты, $Q_{факт} = 80,3 \text{ кДж}$

Молярный объем газа при нормальных условиях (н. у.), $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$

Данные в СИ:

$Q_{факт} = 80,3 \text{ кДж} = 80300 \text{ Дж}$

Тепловой эффект реакции по уравнению, $Q_{теор} = 803 \text{ кДж} = 803000 \text{ Дж}$

$V_m = 22,4 \text{ л/моль} = 0,0224 \text{ м³/моль}$

Найти:

$V(CH_4)$ — ?

Решение:

Из предоставленного термохимического уравнения реакции горения метана следует, что при сгорании 1 моль газообразного метана $(CH_4)$ выделяется 803 кДж теплоты.

Согласно закону Авогадро, 1 моль любого газа при нормальных условиях (н. у.) занимает объём, равный молярному объёму $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$. Следовательно, при сгорании 22,4 л метана выделяется 803 кДж теплоты.

Чтобы найти объём метана, который сгорел и выделил 80,3 кДж теплоты, составим пропорцию:

При сгорании 22,4 л $CH_4$ — выделяется 803 кДж теплоты.

При сгорании X л $CH_4$ — выделяется 80,3 кДж теплоты.

Запишем пропорцию в виде математического равенства:

$\frac{22,4 \text{ л}}{X \text{ л}} = \frac{803 \text{ кДж}}{80,3 \text{ кДж}}$

Теперь выразим из этой пропорции искомую величину X (объём метана):

$X = \frac{22,4 \text{ л} \cdot 80,3 \text{ кДж}}{803 \text{ кДж}}$

Проводим вычисления:

$X = 22,4 \text{ л} \cdot 0,1 = 2,24 \text{ л}$

Таким образом, объём метана, сгоревшего в кислороде, составляет 2,24 л.

Ответ: 2,24 л.