Номер 4, страница 117 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

4. Рассчитайте объемы (н. у.) водорода и кислорода, при взаимодействии которых образуется вода массой 45 г.

Дано:

$m(H_2O) = 45$ г

Условия: нормальные (н. у.)

В системе СИ:

$m(H_2O) = 0.045$ кг

Найти:

$V(H_2)$ - ?

$V(O_2)$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции образования воды из водорода и кислорода, уравняв его с помощью стехиометрических коэффициентов:

$2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$

2. Рассчитаем молярную массу воды ($H_2O$). Для этого сложим атомные массы двух атомов водорода и одного атома кислорода. Используем округленные значения относительных атомных масс: $A_r(H) \approx 1$, $A_r(O) \approx 16$.

$M(H_2O) = 2 \cdot M(H) + M(O) = 2 \cdot 1 \text{ г/моль} + 16 \text{ г/моль} = 18$ г/моль

3. Найдем количество вещества (число молей) образовавшейся воды. Для этого используем формулу $n = \frac{m}{M}$. В расчетах удобнее использовать массу в граммах.

$n(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{45 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 2.5$ моль

4. Согласно уравнению реакции, мольное соотношение реагентов и продуктов составляет $2:1:2$. Используя это соотношение, определим количество вещества водорода и кислорода, которые прореагировали.

Соотношение водорода и воды: $n(H_2) : n(H_2O) = 2 : 2$, следовательно, их количества вещества равны.

$n(H_2) = n(H_2O) = 2.5$ моль

Соотношение кислорода и воды: $n(O_2) : n(H_2O) = 1 : 2$, следовательно, количество вещества кислорода в два раза меньше.

$n(O_2) = \frac{1}{2} \cdot n(H_2O) = \frac{1}{2} \cdot 2.5 \text{ моль} = 1.25$ моль

5. Рассчитаем объемы водорода и кислорода при нормальных условиях (н. у.). При н. у. молярный объем любого газа ($V_m$) равен 22,4 л/моль. Объем находится по формуле $V = n \cdot V_m$.

Объем водорода:

$V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 2.5 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 56$ л

Объем кислорода:

$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 1.25 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 28$ л

Ответ: для образования 45 г воды необходимы водород объемом 56 л и кислород объемом 28 л (при н. у.).