Question

Задача. Используя термохимическое уравнение 2C2H2(г) + 5O2(г) = 4CO2(г) + 2H2O(г) + 2610 кДж, определите: а) объём ацетилена (н. у.), который необходимо сжечь для получения 652,5 кДж энергии; б) количество теплоты, выделяющейся при образовании 24 г углекислого газа; в) массу воды, образующейся при получении 7830 кДж теплоты; г) количество теплоты, выделившейся при расходовании 15 моль кислорода. Решите пожалуйста подробно

Answer 1

Ответ:

а) Необходимо сжечь 11,2 л ацетилена.

б) Выделится 358,9 кДж тепла.

в) Образовалось 108 г воды.

г) Выделится 7830 кДж тепла.

Объяснение.

Используя термохимическое уравнение выполнить задания.

2C₂H₂(г) + 5O₂(г) = 4CO₂(г) + 2H₂O(г) + 2610 кДж

Решим все задания с помощью пропорции.

а) Найти объём ацетилена (н. у.), который необходимо сжечь для получения 652,5 кДж энергии.

По уравнению реакции при сжигании 2 моль ацетилена (коэффициент при C₂H₂) выделяется 2610 кДж тепла, а при сжигании x моль C₂H₂ выделится 652,5 кДж тепла.

2 моль C₂H₂ - 2610 кДж

x моль C₂H₂ - 652,5 кДж

по основному свойству пропорции произведение крайних членов равно произведению средних членов пропорции:

(моль ацетилена).

При сжигании 0,5 моль ацетилена выделится 652,5 кДж тепла.

1 моль любого газа занимает объем 22,4 л при н.у. (по закону Авогадро).

V(C₂H₂) = n · Va = 0,5 моль · 22,4 л = 11,2 л.

Необходимо сжечь 11,2 л ацетилена для получения 652,5 кДж тепла.

б) Найдем количество теплоты, выделяющейся при образовании 24 г углекислого газа.

Найдем количество вещества углекислого газа в 24 г.

M(CO₂) = 12 + 2 · 16 = 44 г/моль

(моль)

По уравнению реакции при образовании 4 моль CO₂ выделяется 2610 кДж тепла.

Составим пропорцию.

4 моль CO₂ - 2610 кДж

0,55 моль - x кДж.

При образовании 24 г углекислого газа выделится 358,9 кДж тепла.

в) Найти массу воды, образующейся при получении 7830 кДж теплоты.

По уравнению реакции при образовании 2 моль воды выделяется 2610 кДж тепла.

Составим пропорцию.

2 моль H₂O - 2610 кДж

x моль - 7830 кДж.

(моль воды).

Найдем массу воды.

M(H₂O) = 1 · 2 + 16 = 18 г/моль;

m (H₂O) = n·M = 6 моль · 18 г/моль = 108 г.

Образовалось 108 г воды.

г) Найти количество теплоты, выделившейся при расходовании 15 моль кислорода.

По уравнению реакции при расходовании 5 моль кислорода выделяется 2610 кДж тепла.

15 моль кислорода - это в 3 раза больше, чем 5 моль. Тогда и тепла выделится в 3 раза больше.

Q = 2610 кДж · 3 = 7830 кДж.

(Если составим и решим пропорцию, то ответ будет тот же).

При расходовании 15 моль кислорода выделится 7830 кДж тепла.

Answer 2

а) Нам дана энергия, которую мы хотим получить - 652,5 кДж. Из уравнения видим, что при сжигании 2 моль ацетилена мы получаем 2610 кДж. Значит, для получения 1 кДж энергии нам нужно сжечь 2/2610 моль ацетилена. Тогда для получения 652,5 кДж нужно сжечь:

652,5 кДж * (2/2610 моль/1 кДж) = 0,5 моль ацетилена.

Но объем, который нужно сжечь, дан в нормальных условиях, а связь между молярным объемом и нормальным объемом определена по условию p * V = n * R * T. В нормальных условиях давление равно 1 атмосфере, а температура равна 273 Кельвина.

Тогда для 1 моль газа молярный объем равен:

V = (n * R * T) / p = (1 моль * 0,0821 л * атм/моль * К * 273 К) / 1 атм = 22,4 л.

Значит, для 0,5 моль ацетилена нормальный объем равен:

V = 0,5 моль * 22,4 л/моль = 11,2 л.

Ответ: для получения 652,5 кДж энергии необходимо сжечь 0,5 моль (11,2 л) ацетилена (н. у.).

б) Для решения этой задачи нам необходимо знать, сколько теплоты выделяется при образовании 1 моль углекислого газа. Из уравнения видим, что 2 моль ацетилена дают 4 моль углекислого газа и 2610 кДж теплоты. Значит, 1 моль углекислого газа образуется при сжигании 1/2 моль ацетилена, а энергия, выделяющаяся при этом, равна 2610/4 = 652,5 кДж.

Чтобы найти количество теплоты, выделяющейся при образовании 24 г углекислого газа, надо выразить количество молей углекислого газа:

n = m/M = 24 г / 44 г/моль = 0,55 моль.

Значит, при образовании указанного количества углекислого газа выделяется энергия:

Q = 0,55 моль * 652,5 кДж/моль = 359 моль.

Ответ: при образовании 24 г углекислого газа выделяется 359 кДж теплоты.

в) Из уравнения видим, что 2 моль ацетилена дают 2 моль воды и 2610 кДж теплоты. Значит, 1 моль воды образуется при сжигании 1 моль ацетилена, а энергия, выделяющаяся при этом, равна 2610/2 = 1305 кДж.

Чтобы найти массу воды, образующейся при получении 7830 кДж теплоты, надо выразить количество молей воды:

n = Q/deltaH = 7830 кДж / 1305 кДж/моль = 6 моль.

Значит, масса воды равна:

m = n * M = 6 моль * 18