Вопрос школьника
В соответствии с термохимическим уравнением реакции
C(тв.) + O2(газ) = CO2(газ) + 393 кДж
получено 422,2 кДж теплоты. Какой объем (н.у.) кислорода при этом израсходован?
Ответ от учителя
Дано термохимическое уравнение реакции:
C(тв.) + O2(газ) = CO2(газ) + 393 кДж
Это означает, что при реакции один моль твердого углерода (C) и один моль газообразного кислорода (O2) превращаются в один моль газообразного углекислого газа (CO2) и выделяется 393 кДж теплоты.
Для решения задачи нам нужно найти количество израсходованного кислорода при получении 422,2 кДж теплоты.
Для этого воспользуемся пропорцией между количеством выделившейся теплоты и количеством израсходованных реагентов:
Q = ΔH * n
где Q — количество выделившейся теплоты, ΔH — тепловой эффект реакции (в данном случае 393 кДж), n — количество израсходованных моль реагентов.
Перенесем n влево и подставим известные значения:
n = Q / ΔH = 422,2 кДж / 393 кДж = 1,075 моль
Таким образом, для получения 422,2 кДж теплоты было израсходовано 1,075 моль кислорода.
Чтобы найти объем кислорода при нормальных условиях (н.у.), нужно воспользоваться уравнением состояния идеального газа:
PV = nRT
где P — давление (стандартное атмосферное давление 101,325 кПа), V — объем газа, n — количество газа (в молях), R — универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/(моль·К)), T — температура (стандартная температура 273,15 К).
Перенесем V влево и подставим известные значения:
V = nRT / P = 1,075 моль * 8,31 Дж/(моль·К) * 273,15 К / 101,325 кПа = 24,5 л
Таким образом, при получении 422,2 кДж теплоты было израсходовано 1,075 моль кислорода, что соответствует объему 24,5 л при нормальных условиях.
