Сколько теплоты выделяется при сжигании 112 л водяного газа, который состоит из одинаковых объемов водорода и оксида

Magicheskiy_Edinorog

28

Чтобы решить эту задачу, нам необходимо знать химическое уравнение реакции сгорания оксида углерода (II) и водорода. Для начала, давайте составим уравнение реакции.

Оксид углерода (II) обозначается как CO, а водород - Н₂. Реакция сгорания будет выглядеть следующим образом:
\[CO + H₂ \rightarrow H₂О + CO₂\]

Теперь, чтобы решить задачу, нам необходимо найти количество вещества оксида углерода (II) и водорода в данной системе. Поскольку газы являются идеальными, мы можем использовать уравнение идеального газа \(PV = nRT\) (где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура).

У нас дан объем газа воды - 112 л. Поскольку водяной газ состоит из одинаковых объемов водорода и оксида углерода (II), объем каждого газа будет составлять половину от общего объема. Таким образом, объем оксида углерода (II) и водорода равен 56 л.

Теперь мы можем использовать уравнение идеального газа, чтобы найти количество вещества каждого газа. Для оксида углерода (II) у нас есть следующие данные:
\(P\) - нормальное давление (1 атмосфера)
\(V\) - объем (56 л)
\(T\) - температура (мы рассматриваем нормальные условия, поэтому температура составляет 273 Кельвин)

Подставляя эти значения в уравнение идеального газа, мы можем найти количество вещества оксида углерода (II):
\[PV = nRT \Rightarrow n = \frac{{PV}}{{RT}} = \frac{{1 \cdot 56}}{{0.0821 \cdot 273}} \approx 2.09 \, \text{моль}\]

Точно также, для водорода у нас есть следующие данные:
\(P\) - нормальное давление (1 атмосфера)
\(V\) - объем (56 л)
\(T\) - температура (мы рассматриваем нормальные условия, поэтому температура составляет 273 Кельвин)

Подставляя эти значения в уравнение идеального газа, мы можем найти количество вещества водорода:
\[PV = nRT \Rightarrow n = \frac{{PV}}{{RT}} = \frac{{1 \cdot 56}}{{0.0821 \cdot 273}} \approx 2.09 \, \text{моль}\]

Теперь, зная количество вещества оксида углерода (II) и водорода, мы можем определить, какие массы газов участвуют в реакции. Для этого нам необходимо знать молярные массы оксида углерода (II) (CO) и водорода (H₂). Молярная масса CO равна 28 г/моль, а молярная масса H₂ равна 2 г/моль.

Теперь мы можем найти массу каждого газа:
Масса CO \(= n_{CO} \cdot M_{CO} = 2.09 \, \text{моль} \cdot 28 \, \text{г/моль} \approx 58.52 \, \text{г}\)
Масса H₂ \(= n_{H₂} \cdot M_{H₂} = 2.09 \, \text{моль} \cdot 2 \, \text{г/моль} \approx 4.18 \, \text{г}\)

Теперь, когда у нас есть массы газов, мы можем найти теплоту, выделяющуюся при сжигании газов. Для этого нам необходимо использовать значения энтальпий образования соответствующих веществ. Для уравновешенного химического уравнения, энтальпия реакции равна разнице между энтальпиями образования продуктов и энтальпиями образования реагентов.

Энтальпия образования оксида углерода (II) (CO) равна -110.53 кДж/моль, а энтальпия образования воды (H₂O) равна -285.83 кДж/моль.

Теперь мы можем найти теплоту, выделяющуюся при сжигании газов, используя следующее уравнение:
\[Q = (n_{H₂O} \cdot \Delta H_{H₂O}) - (n_{CO} \cdot \Delta H_{CO})\]
где \(n_{H₂O}\) и \(n_{CO}\) - количество молей воды и оксида углерода (II), а \(\Delta H_{H₂O}\) и \(\Delta H_{CO}\) - энтальпии образования воды и оксида углерода (II).

Подставляя значения в уравнение, мы получаем:
\[Q = (2.09 \, \text{моль} \cdot -285.83 \, \text{кДж/моль}) - (2.09 \, \text{моль} \cdot -110.53 \, \text{кДж/моль}) \approx -315.75 \, \text{кДж}\]

Ответ: При сжигании 112 л водяного газа, состоящего из одинаковых объемов водорода и оксида углерода (II) при нормальных условиях, выделяется примерно 315.75 кДж теплоты.