Номер 239, страница 55 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

239. Газообразную смесь, состоящую из водорода объёмом (н. у.) 646 $\text{см}^3$ и кислорода объёмом (н. у.) 440 $\text{см}^3$ взорвали. Рассчитайте массу образовавшейся в результате взрыва воды.

Дано:

$V(\text{H}_2) = 646 \text{ см}^3$

$V(\text{O}_2) = 440 \text{ см}^3$

Условия: нормальные (н. у.)

$V(\text{H}_2) = 646 \text{ см}^3 = 0.000646 \text{ м}^3$

$V(\text{O}_2) = 440 \text{ см}^3 = 0.000440 \text{ м}^3$

Найти:

$m(\text{H}_2\text{O})$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции горения водорода в кислороде с образованием воды:

$2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$

Из уравнения видно, что 2 объёма водорода реагируют с 1 объёмом кислорода, образуя 2 объёма водяного пара.

2. Найдем количество вещества (в молях) для каждого из исходных газов. При нормальных условиях молярный объем любого газа $V_m$ составляет 22,4 л/моль или 0,0224 м³/моль.

Количество вещества водорода:

$n(\text{H}_2) = \frac{V(\text{H}_2)}{V_m} = \frac{0.000646 \text{ м}^3}{0.0224 \text{ м}^3/\text{моль}} \approx 0.02884 \text{ моль}$

Количество вещества кислорода:

$n(\text{O}_2) = \frac{V(\text{O}_2)}{V_m} = \frac{0.000440 \text{ м}^3}{0.0224 \text{ м}^3/\text{моль}} \approx 0.01964 \text{ моль}$

3. Определим, какой из газов находится в недостатке (является лимитирующим реагентом). Согласно уравнению реакции, на 2 моль водорода требуется 1 моль кислорода.

Проверим, сколько кислорода необходимо для реакции со всем имеющимся водородом:

$n_{теор.}(\text{O}_2) = \frac{1}{2} n(\text{H}_2) = \frac{1}{2} \cdot 0.02884 \text{ моль} = 0.01442 \text{ моль}$

Поскольку у нас есть $0.01964 \text{ моль}$ кислорода, что больше, чем требуется ($0.01964 > 0.01442$), кислород находится в избытке, а водород — в недостатке. Расчет продукта (воды) будем вести по водороду.

4. Рассчитаем количество вещества образовавшейся воды. Согласно уравнению реакции, из 2 моль водорода образуется 2 моль воды, следовательно, $n(\text{H}_2) = n(\text{H}_2\text{O})$.

$n(\text{H}_2\text{O}) = n(\text{H}_2) \approx 0.02884 \text{ моль}$

5. Найдем массу образовавшейся воды, используя молярную массу воды $M(\text{H}_2\text{O})$.

$M(\text{H}_2\text{O}) = 2 \cdot M(\text{H}) + M(\text{O}) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$

Масса воды:

$m(\text{H}_2\text{O}) = n(\text{H}_2\text{O}) \cdot M(\text{H}_2\text{O}) = 0.02884 \text{ моль} \cdot 18 \text{ г/моль} \approx 0.519 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшейся воды составляет приблизительно 0,519 г.