Номер 5, страница 227 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

5. Почему в атмосфере кислорода оксид углерода(IV) не горит, а оксид углерода(II) сгорает? Рассчитайте объём кислорода (н. у.), необходимый для сжигания угарного газа (н. у.) объёмом $15\text{ м}^3$.

Почему в атмосфере кислорода оксид углерода(IV) не горит, а оксид углерода(II) сгорает?

Горение является процессом окисления, который сопровождается выделением тепла и света. Возможность вещества гореть в кислороде определяется его способностью к дальнейшему окислению.

В молекуле оксида углерода(IV) ($CO_2$), также известного как углекислый газ, атом углерода находится в своей высшей степени окисления, равной +4. Это означает, что атом углерода уже максимально окислен и не может вступать в дальнейшую реакцию с кислородом. Таким образом, оксид углерода(IV) не горит, так как является конечным продуктом полного сгорания.

В молекуле оксида углерода(II) ($CO$), или угарного газа, атом углерода имеет промежуточную степень окисления +2. Это позволяет ему реагировать с кислородом, окисляясь до высшей степени +4 с образованием углекислого газа. Эта реакция горения является экзотермической и описывается уравнением:

$2CO + O_2 \rightarrow 2CO_2$

Следовательно, оксид углерода(II) горит, потому что способен к дальнейшему окислению, в то время как оксид углерода(IV) не горит, так как уже находится в максимально окисленном состоянии.

Ответ: Оксид углерода(II) сгорает, поскольку углерод в нем имеет степень окисления +2 и может быть окислен кислородом до высшей степени окисления +4. Оксид углерода(IV) не горит, так как углерод в нем уже находится в высшей степени окисления +4 и не может быть окислен дальше.

Рассчитайте объём кислорода (н. у.), необходимый для сжигания угарного газа (н. у.) объёмом 15 м³.

Дано:

$V(CO) = 15 \text{ м}^3$

Условия: нормальные (н. у.)

Найти:

$V(O_2) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции горения оксида углерода(II):

$2CO(г) + O_2(г) \rightarrow 2CO_2(г)$

2. Поскольку реакция протекает между газами при нормальных условиях, можно применить закон объёмных отношений Гей-Люссака. Этот закон гласит, что объёмы реагирующих и образующихся газов соотносятся как их стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции.

Из уравнения реакции следует, что на 2 объёмные части угарного газа ($CO$) приходится 1 объёмная часть кислорода ($O_2$).

3. Составим и решим пропорцию для объёмов:

$\frac{V(CO)}{V(O_2)} = \frac{2}{1}$

Отсюда следует:

$V(O_2) = \frac{V(CO)}{2}$

4. Подставим числовые значения и вычислим объём кислорода:

$V(O_2) = \frac{15 \text{ м}^3}{2} = 7,5 \text{ м}^3$

Ответ: для сжигания 15 м³ угарного газа потребуется 7,5 м³ кислорода.