Номер 63, страница 19 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

63. Рассчитайте массу кислорода, необходимого для полного сгорания метана химическим количеством 2,56 кмоль. Определите степени окисления всех атомов в составе веществ, участвующих в химической реакции, укажите окислитель и восстановитель.

Рассчитайте массу кислорода, необходимого для полного сгорания метана химическим количеством 2,56 кмоль.

Дано:

$n(\text{CH}_4) = 2,56 \text{ кмоль}$

Найти:

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

Решение:

1. Составим уравнение реакции полного сгорания метана:

$\text{CH}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$

2. Из уравнения реакции следует, что для сгорания 1 моль метана требуется 2 моль кислорода. Соотношение количеств веществ метана и кислорода составляет:

$n(\text{CH}_4) : n(\text{O}_2) = 1 : 2$

3. Найдем химическое количество кислорода, необходимое для реакции:

$n(\text{O}_2) = 2 \times n(\text{CH}_4) = 2 \times 2,56 \text{ кмоль} = 5,12 \text{ кмоль}$

4. Рассчитаем молярную массу кислорода ($O_2$). Атомная масса кислорода (O) составляет приблизительно 16 а.е.м.

$M(\text{O}_2) = 2 \times M(\text{O}) = 2 \times 16 \text{ г/моль} = 32 \text{ г/моль}$

Для удобства расчетов переведем молярную массу в кг/кмоль:

$M(\text{O}_2) = 32 \text{ кг/кмоль}$

5. Вычислим массу кислорода по формуле $m = n \times M$:

$m(\text{O}_2) = n(\text{O}_2) \times M(\text{O}_2) = 5,12 \text{ кмоль} \times 32 \text{ кг/кмоль} = 163,84 \text{ кг}$

Ответ:масса кислорода, необходимая для полного сгорания 2,56 кмоль метана, составляет 163,84 кг.

Определите степени окисления всех атомов в составе веществ, участвующих в химической реакции

Рассмотрим степени окисления атомов в каждом веществе, участвующем в реакции:

$\overset{-4}{\text{C}}\overset{+1}{\text{H}}_4 + 2\overset{0}{\text{O}}_2 \rightarrow \overset{+4}{\text{C}}\overset{-2}{\text{O}}_2 + 2\overset{+1}{\text{H}}_2\overset{-2}{\text{O}}$

• В метане ($\text{CH}_4$): у водорода (H) степень окисления +1, у углерода (C) – -4.
• В кислороде ($\text{O}_2$): так как это простое вещество, степень окисления кислорода (O) равна 0.
• В диоксиде углерода ($\text{CO}_2$): у кислорода (O) степень окисления -2, у углерода (C) – +4.
• В воде ($\text{H}_2\text{O}$): у водорода (H) степень окисления +1, у кислорода (O) – -2.

Ответ:

• $\text{CH}_4$: $C^{-4}, H^{+1}$
• $\text{O}_2$: $O^{0}$
• $\text{CO}_2$: $C^{+4}, O^{-2}$
• $\text{H}_2\text{O}$: $H^{+1}, O^{-2}$

укажите окислитель и восстановитель.

В ходе реакции изменяются степени окисления углерода и кислорода:

• Углерод (C) изменяет степень окисления с -4 до +4 ($\text{C}^{-4} - 8e^- \rightarrow \text{C}^{+4}$). Степень окисления увеличивается, значит, атом углерода окисляется. Вещество, в состав которого входит окисляющийся атом, является восстановителем.
• Кислород (O) изменяет степень окисления с 0 до -2 ($\text{O}_2^{0} + 4e^- \rightarrow 2\text{O}^{-2}$). Степень окисления уменьшается, значит, атом кислорода восстанавливается. Вещество, в состав которого входит восстанавливающийся атом, является окислителем.

Ответ:окислитель – кислород ($\text{O}_2$), восстановитель – метан ($\text{CH}_4$).