Номер 5, страница 117 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

5. В результате сгорания $P$ в $O_2$ образовался $P_2O_5$ массой 56,8 г. Вычислите массу $P$ и объем (н. у.) $O_2$, вступивших в реакцию.

Дано:

$m(P_2O_5) = 56,8 \text{ г}$

Найти:

$m(P) - ?$

$V(O_2) - ?$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение реакции горения фосфора в кислороде. Продуктом реакции является оксид фосфора(V). Расставим стехиометрические коэффициенты для баланса атомов:

$4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, используя данные из периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева.

• Молярная масса фосфора ($P$): $M(P) \approx 31 \text{ г/моль}$.
• Молярная масса кислорода ($O_2$): $M(O_2) = 2 \times 16 = 32 \text{ г/моль}$.
• Молярная масса оксида фосфора(V) ($P_2O_5$): $M(P_2O_5) = 2 \times M(P) + 5 \times M(O) = 2 \times 31 + 5 \times 16 = 62 + 80 = 142 \text{ г/моль}$.

3. Найдем количество вещества (число моль) образовавшегося оксида фосфора(V), используя его массу и молярную массу по формуле $n = \frac{m}{M}$:

$n(P_2O_5) = \frac{m(P_2O_5)}{M(P_2O_5)} = \frac{56,8 \text{ г}}{142 \text{ г/моль}} = 0,4 \text{ моль}$.

4. По уравнению реакции определим количество вещества фосфора и кислорода, которые вступили в реакцию. Соотношение количеств веществ равно соотношению стехиометрических коэффициентов:

$n(P) : n(O_2) : n(P_2O_5) = 4 : 5 : 2$.

Найдём количество вещества фосфора ($P$):

$\frac{n(P)}{4} = \frac{n(P_2O_5)}{2} \Rightarrow n(P) = \frac{4 \times n(P_2O_5)}{2} = 2 \times n(P_2O_5)$

$n(P) = 2 \times 0,4 \text{ моль} = 0,8 \text{ моль}$.

Найдём количество вещества кислорода ($O_2$):

$\frac{n(O_2)}{5} = \frac{n(P_2O_5)}{2} \Rightarrow n(O_2) = \frac{5 \times n(P_2O_5)}{2} = 2,5 \times n(P_2O_5)$

$n(O_2) = 2,5 \times 0,4 \text{ моль} = 1 \text{ моль}$.

5. Теперь, зная количество вещества фосфора, вычислим его массу по формуле $m = n \times M$:

$m(P) = n(P) \times M(P) = 0,8 \text{ моль} \times 31 \text{ г/моль} = 24,8 \text{ г}$.

6. Вычислим объем кислорода (при нормальных условиях, н.у.), вступившего в реакцию. Молярный объем газа при н.у. ($V_m$) является постоянной величиной и составляет $22,4 \text{ л/моль}$. Формула для расчета: $V = n \times V_m$.

$V(O_2) = n(O_2) \times V_m = 1 \text{ моль} \times 22,4 \text{ л/моль} = 22,4 \text{ л}$.

Ответ: масса фосфора, вступившего в реакцию, равна 24,8 г; объем кислорода (н.у.) равен 22,4 л.