Номер 5, страница 39 - гдз по химии 7 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Масловская

Составьте уравнение данной химической реакции.

Схема реакции, представленная в задании: $ \text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O} $

Для составления уравнения реакции необходимо уравнять количество атомов каждого элемента в реагентах и продуктах. В исходной схеме справа один атом кислорода, слева — два. Уравняем атомы кислорода, поставив коэффициент 2 перед молекулой воды ($ \text{H}_2\text{O} $):

$ \text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O} $

Теперь справа стало $ 2 \times 2 = 4 $ атома водорода. Уравняем атомы водорода, поставив коэффициент 2 перед молекулой водорода ($ \text{H}_2 $) слева:

$ 2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O} $

Проверим баланс: слева $ 2 \times 2 = 4 $ атома водорода и 2 атома кислорода. Справа $ 2 \times 2 = 4 $ атома водорода и $ 2 \times 1 = 2 $ атома кислорода. Уравнение сбалансировано.

Ответ: $ 2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O} $

Рассчитайте массу (г) образовавшегося продукта реакции, если известно, что в химическую реакцию вступили водород массой 0,4 г и кислород массой 3,2 г.

Дано:

$ m(\text{H}_2) = 0.4 \text{ г} $

$ m(\text{O}_2) = 3.2 \text{ г} $

Молярные массы необходимых веществ (приблизительные значения):

$ M(\text{H}_2) = 2 \text{ г/моль} $

$ M(\text{O}_2) = 32 \text{ г/моль} $

$ M(\text{H}_2\text{O}) = 18 \text{ г/моль} $

Все данные представлены в единицах, удобных для химических расчетов, и не требуют дополнительного перевода в другие единицы СИ.

Найти:

$ m(\text{H}_2\text{O}) $

Решение:

1. Запишем сбалансированное химическое уравнение реакции образования воды из простых веществ:

$ 2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O} $

2. Вычислим количество молей каждого реагента, используя формулу $ n = \frac{m}{M} $, где $ n $ - количество молей, $ m $ - масса, $ M $ - молярная масса:

Количество молей водорода ($ \text{H}_2 $):

$ n(\text{H}_2) = \frac{m(\text{H}_2)}{M(\text{H}_2)} = \frac{0.4 \text{ г}}{2 \text{ г/моль}} = 0.2 \text{ моль} $

Количество молей кислорода ($ \text{O}_2 $):

$ n(\text{O}_2) = \frac{m(\text{O}_2)}{M(\text{O}_2)} = \frac{3.2 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} = 0.1 \text{ моль} $

3. Определим лимитирующий реагент. Для этого сравним мольное соотношение реагентов, необходимое по уравнению, с имеющимся. По уравнению, на 2 моля $ \text{H}_2 $ требуется 1 моль $ \text{O}_2 $. Чтобы определить, какой реагент израсходуется первым, разделим количество молей каждого реагента на его стехиометрический коэффициент в уравнении:

Для $ \text{H}_2 $: $ \frac{0.2 \text{ моль}}{2} = 0.1 $

Для $ \text{O}_2 $: $ \frac{0.1 \text{ моль}}{1} = 0.1 $

Так как оба полученных значения равны, это означает, что водород и кислород находятся в стехиометрическом соотношении и прореагируют полностью, без остатка. Лимитирующего реагента в данном случае нет.

4. Вычислим количество молей образовавшейся воды ($ \text{H}_2\text{O} $).

Из сбалансированного уравнения видно, что 2 моля $ \text{H}_2 $ образуют 2 моля $ \text{H}_2\text{O} $. Следовательно, количество молей воды будет равно количеству молей прореагировавшего водорода:

$ n(\text{H}_2\text{O}) = n(\text{H}_2) = 0.2 \text{ моль} $

Либо, используя кислород: 1 моль $ \text{O}_2 $ образует 2 моля $ \text{H}_2\text{O} $. Значит, количество молей воды в два раза больше количества молей кислорода:

$ n(\text{H}_2\text{O}) = 2 \times n(\text{O}_2) = 2 \times 0.1 \text{ моль} = 0.2 \text{ моль} $

Оба расчета дают одинаковый результат, подтверждая, что реагенты были в идеальном соотношении.

5. Вычислим массу образовавшейся воды, используя формулу $ m = n \times M $:

$ m(\text{H}_2\text{O}) = n(\text{H}_2\text{O}) \times M(\text{H}_2\text{O}) = 0.2 \text{ моль} \times 18 \text{ г/моль} = 3.6 \text{ г} $

Ответ: $ 3.6 \text{ г} $