Номер 328, страница 69 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

328. Достаточно ли для полного сжигания серы массой $3,20 \text{ г}$ воздуха объёмом (н. у.) $3,00 \text{ дм}^3$? Ответ подтвердите расчётами.

Дано:

Масса серы, $m(S) = 3,20 \text{ г}$

Объем воздуха (н. у.), $V(\text{воздуха}) = 3,00 \text{ дм}^3$

Объемная доля кислорода в воздухе, $\varphi(O_2) \approx 21\% = 0,21$

Молярная масса серы, $M(S) = 32,0 \text{ г/моль}$

Молярный объем газа (н. у.), $V_m = 22,4 \text{ дм}^3\text{/моль}$

Перевод в СИ:

$m(S) = 3,20 \times 10^{-3} \text{ кг}$

$V(\text{воздуха}) = 3,00 \times 10^{-3} \text{ м}^3$

$M(S) = 32,0 \times 10^{-3} \text{ кг/моль}$

$V_m = 22,4 \times 10^{-3} \text{ м}^3\text{/моль}$

Найти:

Достаточно ли данного объема воздуха для полного сжигания серы?

Решение:

Для ответа на этот вопрос необходимо сравнить объем кислорода, который требуется для полного сжигания 3,20 г серы, с объемом кислорода, который содержится в 3,00 дм³ воздуха.

1. Запишем уравнение реакции горения серы в кислороде:

$S + O_2 \rightarrow SO_2$

2. Рассчитаем количество вещества (в молях) серы, которую необходимо сжечь:

$n(S) = \frac{m(S)}{M(S)} = \frac{3,20 \text{ г}}{32,0 \text{ г/моль}} = 0,100 \text{ моль}$

3. Согласно уравнению реакции, стехиометрическое соотношение серы и кислорода составляет 1:1. Следовательно, для полного сжигания 0,100 моль серы потребуется 0,100 моль кислорода:

$n_{\text{необх}}(O_2) = n(S) = 0,100 \text{ моль}$

4. Найдем объем кислорода, необходимый для реакции, при нормальных условиях (н. у.):

$V_{\text{необх}}(O_2) = n_{\text{необх}}(O_2) \times V_m = 0,100 \text{ моль} \times 22,4 \text{ дм}^3\text{/моль} = 2,24 \text{ дм}^3$

5. Теперь рассчитаем, какой объем кислорода имеется в 3,00 дм³ воздуха. Принимаем объемную долю кислорода в воздухе равной 21%:

$V_{\text{имеющ}}(O_2) = V(\text{воздуха}) \times \varphi(O_2) = 3,00 \text{ дм}^3 \times 0,21 = 0,630 \text{ дм}^3$

6. Сравним необходимый для реакции объем кислорода с имеющимся в наличии:

$V_{\text{необх}}(O_2) = 2,24 \text{ дм}^3$

$V_{\text{имеющ}}(O_2) = 0,630 \text{ дм}^3$

Поскольку $V_{\text{имеющ}}(O_2) < V_{\text{необх}}(O_2)$ ($0,630 \text{ дм}^3 < 2,24 \text{ дм}^3$), имеющегося объема воздуха недостаточно для полного сжигания 3,20 г серы.

Ответ:

Нет, воздуха объемом 3,00 дм³ (н. у.) недостаточно для полного сжигания серы массой 3,20 г. Расчет показывает, что для сжигания данной массы серы требуется 2,24 дм³ чистого кислорода, в то время как в 3,00 дм³ воздуха содержится лишь 0,630 дм³ кислорода.