Вопрос школьника
Вычислите массу и объем (н.у.) кислорода, необходимые для сжигания 20 г водорода. Рассчитайте массу образовавшейся воды
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать уравнение реакции сжигания водорода:
2H2 + O2 → 2H2O
Из уравнения видно, что для сжигания 2 молей водорода необходимо 1 моль кислорода. Следовательно, для сжигания 1 моля водорода необходимо 0,5 моля кислорода.
Масса 1 моля кислорода (O2) равна 32 г (16 г/моль), а масса 1 моля водорода (H2) равна 2 г (2 г/моль).
Таким образом, для сжигания 20 г водорода необходимо:
— 10 молей водорода (20 г / 2 г/моль)
— 5 молей кислорода (10 моль H2 × 0,5 моль O2/моль H2)
Масса кислорода, необходимая для сжигания 20 г водорода, равна:
— 5 молей × 32 г/моль = 160 г
Объем кислорода при нормальных условиях (н.у.) можно рассчитать по уравнению состояния идеального газа:
V = nRT/P
где V — объем газа, n — количество вещества (моль), R — универсальная газовая постоянная (0,0821 л·атм/моль·К), T — температура (в Кельвинах), P — давление (в атмосферах).
При н.у. температура равна 273 К, а давление — 1 атмосфера.
Таким образом, объем 5 молей кислорода при н.у. равен:
V = 5 моль × 0,0821 л·атм/моль·К × 273 К / 1 атм = 11,2 л
Масса образовавшейся воды равна:
— 10 молей водорода × 2 моль H2O/2 моль H2 × 18 г/моль = 180 г
Таким образом, для сжигания 20 г водорода необходимо 160 г кислорода и образуется 180 г воды.
