Загрузка...

Інші завдання дивись тут...

Вправа 293. Сформулюйте закон об’ємних співвідношень. Об’єми газів, що вступають у реакцію та утворюються внаслідок реакції, співвідносяться як невеликі цілі числа.

 

Вправа 294. Поясніть справедливість закону об’ємних співвідношень, ґрунтуючись на законі Авогадро. За законом Авогадро: однакове число молекул газуватої речовини за однакових умов займають однаковий об'єм, тому об'єми газів співвідносяться як 1:1. Якщо на одну молекулу одної речовини припадає, наприклад, дві молекули іншої речовини, то інша речовина займе у два рази більший об'єм, тому об'єми будуть вже співвідноситися як 1:2. Маємо, що об'єми газів, що вступають у реакцію та утворюються внаслідок реакції, співвідносяться як невеликі цілі числа.

 

Вправа 295. Визначте, у разі згоряння якого газу — метану, етану чи пропану — виділиться найбільший об’єм вуглекислого газу.

Запишемо рівняння реакції горіння метану:

CH4 + 3O2 -> CO2 + 2H2O

Об'єми метану і вуглекислого газу співвідносяться як 1:1, отже, при згорянні 1 моль метану утворюється 1 моль вуглекислого газу.  

Запишемо рівняння реакції горіння етану:

2C2H6 + 7O2 -> 4CO2 + 6H2O

Об'єми етану і вуглекислого газу співвідносяться як 2:4=1:2, отже, при згорянні 1 моль етану утворюється 2 моль вуглекислого газу. 

Запишемо рівняння реакції горіння пропану:

C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O

Об'єми пропану і вуглекислого газу співвідносяться як 1:3 отже, при згорянні 1 моль пропану утворюється 3 моль вуглекислого газу.

Відповідь: у разі згоряння пропану виділиться найбільший об'єм вуглекислого газу. 

 

Вправа 296. Запишіть формулу газуватого гомологу метану, під час згоряння якого утворюється вуглекислий газ у чотири рази більшого об’єму, ніж об’єм початкового вуглеводню.

Відомо: загальна формула вуглеводнів CxHy, V(CxHy):V(CO2)=1:4.

Знайти: формулу гомолога метану CnH2n+2-?

Розв'язування:

Запишемо загальне рівняння горіння вуглеводнів:

 1 об'єм                4 об'єми           

Співвідношення об’ємів газів, які реагують і утворюються в результаті реакцій, відповідає коефіцієнтам у рівняннях, тому х=4. Отже, такий вуглеводень буде містити 4 атоми Карбону. Загальна формула алканів СnH2n+2, де n-число атомів Карбону. При n=4 формула гомолога метану C4H10.

 

Вправа 297. Порівняйте, в якому випадку утвориться більше вуглекислого газу: під час згоряння метану об’ємом 5 м3 чи масою 5 кг.

Відомо: V(CH4)=5м3, m(CH4)=5 кг=5103 г.

Порівняти: V1(CO2) і V2(CO2)?

Розв'язування:

Записуємо рівняння реакції: CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O

При згорянні однієї молекули метану утворюється одна молекула вуглекислого газу, тому об’єми метану та вуглекислого газу співвідносяться як 1:1. Отже, їхні об’єми будуть однаковими:

V1(СO2)=V(CH4)=5м3.

Виразимо масу СH4 через кількість речовини (n=m/M, де M=Mr г/моль; 

Mr(CH4)=Ar(C)+4•Ar(H)=12+4•1=16, тому М(CH4)=16 г/моль)

n(CH4)=m(CH4)/M(CH4)=5103 г : 16 г/моль=312,5 моль.

За співвідношенням n(CH4):n(CО2)=1:1 бачимо, що кількості речовини однакові, тому n(2)=n(CH4)=312 моль.

З формули n=V/Vм, де Vм - постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль, знаходимо об'єм V=n•Vм

V2(СO2)=n(СО2)•Vм=312,5 моль•22,4 л/моль=7000 л=7м3.

V1(CO2) < V2(CO2)

Відповідь: у другому випадку.

 

Вправа 298. Руйнівна сила вибуху газів залежить від відношення об’ємів газуватих продуктів реакції до об’єму газуватих реагентів. Визначте, в якому випадку руйнівна сила буде більшою: під час вибуху суміші 1 л метану чи 1 л пропану з необхідною кількістю кисню. Для розрахунків уважайте, що в реакції відбувається повне згоряння речовини, а утворена вода є газуватою.

Відомо: V(CH4)=1 л, V(C3H8)=1 л. Знайти: порівняти силу вибуху.

Розв'язування:

Записуємо рівняння реакції горіння метану: CH4+2O2->CO2+2H2O

За рівнянням реакції маємо:

V(CO2+H2O):V(CH4+O2)=(1+2):(1+2)=3:3=1

Записуємо рівняння реакції горіння пропану: C3H8+5O2->3CO2+4H2O

За рівнянням реакції маємо:

V(CO2+H2O):V(C3H8+O2)=(3+4):(1+5):=7:6=1,17

Відповідь: пропану С3Н8.

 

Вправа 299. Обчисліть об’єм кисню, необхідний для повного згоряння суміші, що складається із 40 л метану та 20 л етану.

Відомо: V(CH4)=40 л, V(C2H6)=20 л. Знайти: V(O2)-?

Розв'язування:

Записуємо рівняння горіння метану: CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O

Для згоряння однієї молекули метану витрачається дві молекули кисню, тому об’єми метану та кисню співвідносяться як 1:2. Отже, для згоряння будь-якого об’єму метану витрачається кисню удвічі більше:

V1(O2) =2V(CH4)=240 л = 80 л.

Записуємо рівняння горіння етану: 2C2H6 + 7O2 -> 4CO2 + 6H2O

Для згоряння двох молекул етану витрачається сім молекул кисню, тому об’єми етану та кисню співвідносяться як 2:7=1:3,5. Отже, для згоряння будь-якого об’єму етану витрачається кисню у 3,5 разів більше:

V2(O2) =3,5V(C2H6)=3,520 л = 70 л.

Сумарний об'єм кисню:

V(O2)=V1(O)+V2(O)=80 л + 70 л = 150 л.

Відповідь: 150 л.

 

Вправа 300. Складіть рівняння реакції повного згоряння: а) бутану; б) пентану; в)  гептану. Як змінюється об’єм кисню, що необхідний для повного згоряння алканів, зі збільшенням числа атомів Карбону в молекулі? 

а) Записуємо рівняння горіння бутану: 2C4H10 + 13O2 -> 10CO2 + 8H2O

V(C4H10):V(O2)=2:13=1:6,5

Для згоряння 2 молекул бутану витрачається 13 молекули кисню, тому об’єми бутану та кисню співвідносяться як 2:13=1:6,5. Отже, для згоряння будь-якого об’єму бутану витрачається кисню у 6,5 разів більше.

б) Записуємо рівняння горіння пентану: C5H12 + 8O2 -> 5CO2 + 6H2O

V(C5H12):V(O2)=1:8

Для згоряння 1 молекули пентану витрачається 8 молекули кисню, тому об’єми пентану та кисню співвідносяться як 1:8. Отже, для згоряння будь-якого об’єму пентану витрачається кисню у 8 разів більше.

в) Записуємо рівняння горіння гептану: C7H16 + 11O2 -> 7CO2 + 8H2O

V(C7H16):V(O2)=1:11

Для згоряння 1 молекули гептану витрачається 11 молекули кисню, тому об’єми гептану та кисню співвідносяться як 1:11. Отже, для згоряння будь-якого об’єму гептану витрачається кисню у 11 разів більше. 

Отже, у алканів зі збільшенням атомів Карбону збільшується об'єм кисню, необхідний для повного згоряння алканів.

 

Вправа 301. У скільки разів під час згоряння метану сумарний об’єм реагентів перевищує сумарний об’єм продуктів (Об’ємом утвореної води знехтувати.)

Записуємо рівняння реакції горіння метану: CH4+2O2->CO2+2H2O

Сума коефіцієнтів газуватих реагентів у лівій частині: 1+2=3, а газуватих продуктів реакції у правій частині: 1. Отже, рівняння супроводжується зменшенням сумарного об'єму речовин в 3 рази, бо 3:1=3

Відповідь: у 3 рази.

 

Вправа 302. Обчисліть, у скільки разів збільшується об’єм суміші етану з киснем, у якій співвідношення об’ємів газів 2:7, у разі повної взаємодії речовин (прийміть, що утворена вода газувата).

Записуємо рівняння горіння етану: 2C2H6 + 7O2 -> 4CO2 + 6H2O

Сума коефіцієнтів газуватих реагентів у лівій частині: 2+7=9, а газуватих продуктів реакції у правій частині: 10. Отже, рівняння супроводжується збільшенням сумарного об'єму речовин в 1,1 разів, бо 10:9=1,1 

Відповідь: у 1,1 рази.

 

Вправа 303. Обчисліть об’єм кисню, необхідний для повного згоряння гідроген сульфіду об’ємом 15 л. Який об’єм сульфур (IV) оксиду при цьому виділяється?

Відомо: V(H2S)=15 л. Знайти: V(O2)-?, V(SO2)-?

Розв'язання:

Записуємо рівняння реакції горіння гідроген сульфіду: 

2H2S + 3O-> 2SO2+2H2O

Для згоряння двох молекул гідроген сульфіду витрачається три молекули кисню, тому об’єми гідроген сульфіду та кисню співвідносяться як 2:3=1:1,5. Отже, для згоряння будь-якого об’єму гідроген сульфіду витрачається кисню у 1,5 разів більше:

V(O2) =2V(H2S)=1,515 л = 22,5 л.

При згорянні двох молекул гідроген сульфіду утворюються дві молекули сульфур (IV) оксиду, тому об’єми гідроген сульфіду та сульфур (IV) оксиду співвідносяться як 2:2=1:1. Отже, їхні об’єми будуть однаковими:

V(SO2)=V(H2S)=15 л

Відповідь: V(O2)=22,5 л, V(SO2)=15 л.

 

Вправа 304. Обчисліть об’єми етану й кисню, що вступили в реакцію, та об’єм утвореного вуглекислого газу, якщо:

а) V(С2Н6)=200 мл;

Знайти: V(O2)-?, V(СO2)-?

Розв'язування:

Записуємо рівняння реакції горіння етану: 

2C2H6 + 7O2 -> 4CO2 + 6H2O

Для згоряння двох молекул етану витрачається сім молекули кисню, тому об’єми етану та кисню співвідносяться як 2:7=1:3,5. Отже, для згоряння будь-якого об’єму етану витрачається кисню у 3,5 разів більше:

V(O2) =3,5V(С2Н6)=3,5200 мл=700 мл.

При згорянні двох молекул етану утворюються чотири молекули вуглекислого газу, тому об’єми етану та вуглекислого газу співвідносяться як 2:4=1:2. Отже, при згорянні будь-якого об’єму етану утворюється вуглекислого газу удвічі більше:

V(СO2)=2V(С2Н6)=2200 мл=400 мл.

б) V(О2)=3,5 л; 

Знайти: V(C2H6)-?, V(СO2)-?

Розв'язування:

Записуємо рівняння реакції горіння етану: 

2C2H6 + 7O2 -> 4CO2 + 6H2O

На згоряння двох молекул етану витрачається сім молекул кисню, тому об’єми етану і кисню співвідносяться як 2:7=2/7:1. Отже, при взаємодії будь-якого об’єму кисню згорить етану у 2/7 разів більше:

V(С2Н6) =2/7V(О2)=2:73,5 л =1 л.

При взаємодії семи молекул кисню утворюються чотири молекули вуглекислого газу, тому об’єми кисню та вуглекислого газу співвідносяться як 7:4=1:4/7. Отже, при взаємодії будь-якого об’єму кисню утвориться вуглекислий газ у 4/7 разів більше:

V(СO2)=4/7V(О2)=4:73,5 л=2 л.

в) V(СО2)=800 м3.

Знайти: V(C2H6)-?, V(O2)-?

Розв'язування:

Записуємо рівняння реакції горіння етану: 

2C2H6 + 7O2 -> 4CO2 + 6H2O

При згорянні двох молекул етану утворюється чотири молекули вуглекислого газу, тому об’єми етану і вуглекислого газу співвідносяться як 2:4=0,5:1. Отже, при утворенні  будь-якого об'єму вуглекислого газу взаємодіє етан у 0,5 разів більше:

V(С2Н6) =0,5V(СО2)=0,5800м3=400 м3.

При взаємодії сім молекул кисню утворюються чотири молекули вуглекислого газу, тому об’єми кисню та вуглекислого газу співвідносяться як 7:4=1,75:1. Отже, при утворенні будь-якого об’єму вуглекислого газу взаємодіє кисень у 1,75 разів більше:

V(O2)=1,75V(СО2)=1,75800 м3=1400 м3.

 

Вправа 305. Обчисліть об’єм кисню, необхідний для повного згоряння алкану об’ємом 3 л, відносна густина якого за гелієм дорівнює 18.

Відомо: V(алкану)=3 л, DHe(алкану)=18.

Знайти: формулу алкану-? V(O2)-?

Розв'язування:

З формули обчислення відносної густини алкану знаходимо відносну молекулярну масу алкану: 

DHe(алкану)=Mr(алкану)/Mr(He), звідси 

Mr(алкану)=Dне(алкану)Mr(He)=184=72

Загальна формула алканів СnH2n+2, тому

MrnH2n+2)=Ar(C)•n+Ar(H)•(2n+2)=12•n+1•(2n+2)=12n+2n+2=14n+2.

Складаємо алгебраїчне рівняння і розв'язуємо його.

14n+2=72

14n=72-2                            

14n=70                                  

n=70:14                                  

n=5

Отже, формула алкану С5Н12 - це пентан.

Записуємо рівняння горіння пентану: C5H12+8O2->5CO2+6H2O

Для згоряння 1 молекули пентану витрачається 8 молекули кисню, тому об’єми пентану та кисню співвідносяться як 1:8. Отже, для згоряння будь-якого об’єму пентану витрачається кисню у 8 разів більше:

V(O2)=8V(С5Н12)=83 л=24 л.

Відповідь: C5H12, 24 л.

 

Вправа 306. Обчисліть об’єм озону, що можна добути з кисню об’ємом 15 л.

Відомо: V(O2)=15 л. Знайти: V(O3)-?

Розв'язування:

Записуємо рівняння реакції добування озону: 3O2 -> 2O3

З 3 молекул кисню утворюються 2 молекули озону, тому об’єми кисню та озону співвідносяться як 3:2=1:2/3. Отже, з будь-якого об'єму кисню можна отримати озону у 2/3 разів більше:

V(O3)=2/3V(О2)=2:315 л=10 л.

Відповідь: 10 л.

Інші завдання дивись тут...

Загрузка...