Номер 8, страница 105 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

8. Рассчитайте массу кислорода, необходимого для полного сгорания метана $CH_4$ химическим количеством 5 моль. Какой объем (н. у.) углекислого газа при этом образуется?

Дано:

Химическое количество метана $n(\text{CH}_4) = 5 \text{ моль}$

Молярный объем газа при нормальных условиях (н. у.) $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$

Найти:

1. Массу кислорода $m(\text{O}_2)$ — ?
2. Объем углекислого газа $V(\text{CO}_2)$ — ?

Решение:

Для решения задачи необходимо составить уравнение реакции полного сгорания метана в кислороде:

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

Из уравнения видно, что для сгорания 1 моль метана требуется 2 моль кислорода, и в результате образуется 1 моль углекислого газа.

Расчет массы кислорода

1. На основе стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции найдем количество вещества кислорода, необходимое для сгорания 5 моль метана:

$n(\text{O}_2) = 2 \cdot n(\text{CH}_4) = 2 \cdot 5 \text{ моль} = 10 \text{ моль}$

2. Рассчитаем массу кислорода, используя формулу $m = n \cdot M$, где $\text{M}$ – молярная масса. Молярная масса кислорода $O_2$ равна:

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

3. Вычислим массу кислорода:

$m(\text{O}_2) = n(\text{O}_2) \cdot M(\text{O}_2) = 10 \text{ моль} \cdot 32 \text{ г/моль} = 320 \text{ г}$

Ответ: масса кислорода, необходимого для полного сгорания 5 моль метана, составляет 320 г.

Расчет объема углекислого газа

1. Из уравнения реакции следует, что количество вещества образовавшегося углекислого газа равно количеству вещества сгоревшего метана:

$n(\text{CO}_2) = n(\text{CH}_4) = 5 \text{ моль}$

2. Объем газа при нормальных условиях (н. у.) рассчитывается по формуле $V = n \cdot V_m$, где $V_m$ — молярный объем газа, который при н. у. составляет 22,4 л/моль.

3. Вычислим объем углекислого газа:

$V(\text{CO}_2) = n(\text{CO}_2) \cdot V_m = 5 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 112 \text{ л}$

Ответ: объем углекислого газа, который образуется при этом, равен 112 л (н. у.).