Вопрос школьника
Під час окиснення міді масою 12,8 г виділилася теплота 27,6 кДж. Обчисліть, який об’єм кисню (н. у.) витратився і маса купрум (ІІ) оксиду утворилася. Складіть термохімічне рівняння реакції
Ответ от учителя
Для розв’язання цієї задачі необхідно скласти термохімічне рівняння реакції окиснення міді:
2Cu + O2 → 2CuO + Q
де Q — виділена теплота.
За законом збереження маси, маса купрум (ІІ) оксиду, утвореного під час реакції, дорівнює масі міді, яка брала участь у реакції:
m(CuO) = m(Cu) = 12,8 г
Для визначення об’єму кисню, витраченого під час реакції, необхідно використати закон Дальтона, який стверджує, що об’єм газу, який утворюється або споживається під час реакції, пропорційний кількості речовин, які беруть участь у реакції.
За рівнянням реакції видно, що на 2 мол міді необхідно 1 мол кисню. Тому, для визначення кількості кисню, витраченого під час реакції, необхідно спочатку визначити кількість молів міді, яка брала участь у реакції:
n(Cu) = m(Cu) / M(Cu) = 12,8 г / 63,5 г/моль = 0,201 моль
Тоді кількість молів кисню, який був витрачений під час реакції, дорівнює половині кількості молів міді:
n(O2) = n(Cu) / 2 = 0,1005 моль
Об’єм кисню, витраченого під час реакції, можна визначити за допомогою ідеального газового закону:
V(O2) = n(O2) * RT / P
де R — універсальна газова стала, T — температура, P — тиск.
При нормальних умовах (температура 0 °C, тиск 1 атм) універсальна газова стала має значення R = 0,0821 л*атм/(моль*К).
Тому:
V(O2) = 0,1005 моль * 0,0821 л*атм/(моль*К) * 273 К / 1 атм = 2,18 л
Отже, об’єм кисню, витраченого під час реакції, дорівнює 2,18 л.
Термохімічне рівняння реакції:
2Cu + O2 → 2CuO + 55,2 кДж
де 55,2 кДж — енергія утворення 2 мол купрум (ІІ) оксиду.
