Номер 5, страница 110 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

5. При сгорании угля с образованием углекислого газа выделяется большое количество теплоты в соответствии с термохимическим уравнением:

$C_{(\text{тв})} + O_{2(\text{г})} = CO_{2(\text{г})} + 394 \text{ кДж}$

Рассчитайте количество теплоты, выделившейся при получении оксида объёмом 10 дм$^{3}$ (н. у.).

Дано:

Термохимическое уравнение: $C_{(тв)} + O_{2(г)} = CO_{2(г)} + 394 \text{ кДж}$

Объем оксида углерода(IV): $V(CO_2) = 10 \text{ дм}^3$ (н. у.)

Молярный объем газа при н. у.: $V_m = 22.4 \text{ дм}^3/\text{моль}$

Перевод в СИ:

$V(CO_2) = 10 \text{ дм}^3 = 10 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3 = 0.01 \text{ м}^3$

$Q = 394 \text{ кДж} = 394 \cdot 10^3 \text{ Дж}$

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

Найти:

Количество теплоты $Q_x$ — ?

Решение:

1. Согласно термохимическому уравнению реакции, при сгорании 1 моль углерода с образованием 1 моль углекислого газа ($CO_2$) выделяется 394 кДж теплоты. При нормальных условиях (н. у.) 1 моль любого газа занимает объем $V_m = 22.4 \text{ дм}^3$.

2. Найдем количество вещества ($n$) углекислого газа, содержащегося в объеме 10 дм³. Для этого воспользуемся формулой, связывающей количество вещества, объем и молярный объем газа:

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

Подставим известные значения:

$n(CO_2) = \frac{10 \text{ дм}^3}{22.4 \text{ дм}^3/\text{моль}} \approx 0.4464 \text{ моль}$

3. Теперь можно составить пропорцию для нахождения искомого количества теплоты ($Q_x$). Из уравнения реакции известно, что образование 1 моль $CO_2$ сопровождается выделением 394 кДж теплоты. Следовательно:

при образовании 1 моль $CO_2$ — выделяется 394 кДж теплоты;

при образовании 0.4464 моль $CO_2$ — выделяется $Q_x$ кДж теплоты.

$\frac{1 \text{ моль}}{0.4464 \text{ моль}} = \frac{394 \text{ кДж}}{Q_x}$

4. Выразим $Q_x$ из пропорции:

$Q_x = \frac{0.4464 \text{ моль} \cdot 394 \text{ кДж}}{1 \text{ моль}} \approx 175.9 \text{ кДж}$

Ответ: количество теплоты, выделившейся при получении 10 дм³ оксида углерода(IV), составляет 175.9 кДж.