§39. Объёмные отношения газов при химических реакциях

1. Каким закономерностям подчиняется поведение газообразных веществ в химических реакциях? Поясните на конкретных примерах.

Отношение коэффициентов в уравнениях реакций показывает отношение объёмов реагирующих и образовавшихся газообразных веществ.

1 моль   1 моль   2 моль
    H₂   +   Cl₂   =  2HCl
22.4 л  22.4 л    44.8 л
V(H₂) : V(O₂) : V(HCl) = 22.4 : 22.4 : 44.8 = 1 : 1 : 2

Отношения объёмов реагирующих газов позволяют производить ряд расчётов, не прибегая к вычислению относительных молекулярных масс. Например, необходимо узнать сколько литров хлороводорода может образоваться, из 67.2 л водорода:
22.4 л H₂ — 44.8 л HCl
67.2 л H₂ — ? л HCl
V(HCl) = ^44.8*67.2/_22.4 = 134.4 л
Или из соотношения объёмов, которое численно равно соотношению коэффициентов реакции, видно что, из 1 литра водорода образуется 2 литра хлороводорода, поэтому ответ 134.4 л (67.2*2).

2. При взаимодействии хлора с водородом образовалось 0,25 моль хлороводорода. Вычислите объем хлора, вступившего в реакцию (н. у.).

H₂ + Cl₂ = 2HCl

По уравнению реакции :
Cl₂                 HCl
x моль          0,25 моль
1 молекула 2 молекулы

x = n(Cl₂) =  0,25·1/2 =  0,125 (моль)
V(Cl₂) = n· Vm = 0,125 ·22,4 =  2,8 (л)
Ответ. 2,8 л.

3. Вычислите, какой объем кислорода потребуется для сжигания 10 м³ этана C₂H₆ (н. у.).

2C₂H₆ + 7O₂  =  4CO₂ + 6H₂O
V(C₂H₆) =  10 м³ = 10000 л
n(C₂H₆) =  V(C₂H₆)/Vm = 10000/22,4 = 446,43 (моль)

По уравнению реакции :
C₂H₆ O₂
446,43 моль x моль
2 молекулы 7 молекул
x = n(O₂) =  446,43·7/2 =  1562,5 (моль)

V(O₂) = n· Vm =  1562,5·22,4 =  35000 (л)  =  35 (м³)
Ответ. 35 м³.

Тест

1. При взаимодействии хлора и 500 л водорода получили хлороводород, объем которого (н.у.) составил
1) 100 л
2) 200 л
3) 500 л
4) 1000 л
H₂ + Cl₂ = 2HCl
По уравнению реакции :
H₂                  HCl
500 л            x л
1 молекула   2 молекулы
x =  500·2/1 =  1000 (л)
Правильный ответ 4.

2. Для синтеза воды из кислорода и водорода использовали 22,4 л кислорода (н.у.). Количество вступившего в реакцию водорода составило
1) 2 моль
2) 4 моль
3) 6 моль
4) 8 моль
2H₂ +  O₂  =  2H₂O
22,4 л  =  1 моль
По уравнению реакции :
H₂ O₂
x моль 1 моль
2 молекулы 1 молекула
x = n(H₂) =  2 (моль)
Правильный ответ 1.

3. Объем хлора С12 (н. у.), который требуется для синтеза 40 м³ хлороводорода НCl, равен
1) 10 м³
2) 20 м³
3) 30 м³
4) 40 м³
H₂ + Cl₂ = 2HCl
По уравнению реакции :
Cl₂ HCl
x м³ 40 м³
1 молекула 2 молекулы
x =  40/2 =  20 (м³)
Правильный ответ 2.