Номер 6, страница 227 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

6. По термохимическому уравнению $2\text{CO}_{\text{(г)}} + \text{O}_{2\text{(г)}} = 2\text{CO}_{2\text{(г)}} + 566 \text{ кДж}$ вычислите количество теплоты, выделившейся при сгорании угарного газа объёмом $1 \text{ м}^3$ (н. у.).

Дано:

Термохимическое уравнение: $2\text{CO}_{(г)} + \text{O}_{2(г)} = 2\text{CO}_{2(г)} + 566 \text{ кДж}$

Объём угарного газа, $V(\text{CO}) = 1 \text{ м}^3$

Условия: нормальные (н. у.)

Молярный объём газа при н. у., $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$

$V(\text{CO}) = 1 \text{ м}^3$ (в СИ)

$V_m = 22.4 \text{ л/моль} = 22.4 \text{ дм}^3/\text{моль} = 0.0224 \text{ м}^3/\text{моль}$ (в СИ)

$Q_1 = 566 \text{ кДж} = 566 \times 10^3 \text{ Дж}$ (в СИ)

Найти:

$Q$ — количество теплоты

Решение:

Данная задача может быть решена двумя способами: через нахождение объёма реагента по уравнению реакции или через нахождение количества вещества.

Способ 1: Через объёмы газов

1. Из термохимического уравнения следует, что при сгорании 2 моль угарного газа (CO) выделяется 566 кДж теплоты. Согласно закону Авогадро, при нормальных условиях объём 2 моль CO составляет:

$V_{\text{уравн.}}(\text{CO}) = n \times V_m = 2 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 44.8 \text{ л}$

2. Объём угарного газа, данный в условии, составляет $1 \text{ м}^3$. Переведем его в литры для удобства расчётов: $1 \text{ м}^3 = 1000 \text{ л}$.

3. Составим пропорцию: при сгорании $44.8 \text{ л}$ CO выделяется $566 \text{ кДж}$ теплоты, а при сгорании $1000 \text{ л}$ CO выделяется $Q$ теплоты.

$44.8 \text{ л CO} \longrightarrow 566 \text{ кДж}$

$1000 \text{ л CO} \longrightarrow Q \text{ кДж}$

4. Из пропорции выражаем и вычисляем $Q$:

$Q = \frac{1000 \text{ л} \times 566 \text{ кДж}}{44.8 \text{ л}} = \frac{566000}{44.8} \text{ кДж} \approx 12633.9 \text{ кДж}$

Способ 2: Через количество вещества

1. Найдём количество вещества (число молей) CO в объёме $1 \text{ м}^3$ ($1000 \text{ л}$):

$n(\text{CO}) = \frac{V(\text{CO})}{V_m} = \frac{1000 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 44.643 \text{ моль}$

2. Составим пропорцию на основе данных термохимического уравнения: при сгорании $2 \text{ моль}$ CO выделяется $566 \text{ кДж}$ теплоты.

$2 \text{ моль CO} \longrightarrow 566 \text{ кДж}$

$44.643 \text{ моль CO} \longrightarrow Q \text{ кДж}$

3. Найдём $Q$:

$Q = \frac{44.643 \text{ моль} \times 566 \text{ кДж}}{2 \text{ моль}} \approx 12633.9 \text{ кДж}$

Результаты, полученные обоими способами, совпадают. Округлим результат до трёх значащих цифр, так как исходное значение теплового эффекта (566 кДж) дано с тремя значащими цифрами.

$Q \approx 12600 \text{ кДж}$

Также можно выразить ответ в мегаджоулях для удобства: $12600 \text{ кДж} = 12.6 \text{ МДж}$.

Ответ: при сгорании 1 м³ угарного газа выделится $12600 \text{ кДж}$ (или $12.6 \text{ МДж}$) теплоты.