Дано:
Общий объем смеси (водорода и кислорода) = 240 дм³.
Выделившаяся теплота (Q) = 1021 кДж.
Объемная доля кислорода в 2 раза больше объемной доли водорода.
Найти:
Термохимическое уравнение реакции сгорания водорода.
Решение:
1. Обозначим объем водорода как V(H2) и объем кислорода как V(O2). По условию задачи:
V(O2) = 2 * V(H2).
2. Составим уравнение для общего объема смеси:
V(H2) + V(O2) = 240 дм³,
V(H2) + 2 * V(H2) = 240 дм³,
3 * V(H2) = 240 дм³,
V(H2) = 240 дм³ / 3 = 80 дм³,
V(O2) = 2 * V(H2) = 2 * 80 дм³ = 160 дм³.
3. Теперь найдем количество вещества каждого газа:
n(H2) = V(H2) / Vm = 80 дм³ / 22,4 дм³/моль ≈ 3,57 моль.
n(O2) = V(O2) / Vm = 160 дм³ / 22,4 дм³/моль ≈ 7,14 моль.
4. Учитывая стехиометрию реакции:
2H2 + O2 → 2H2O.
5. Теперь определим, сколько тепла выделяется при реакции:
По уравнению 2 моль H2 реагируют с 1 моль O2, выделяя 242 кДж (теплота реакции для 2 моль H2).
Таким образом, 3,57 моль H2 выделит:
Q(реакции) = (1021 кДж) / (2 моль H2) * n(H2) = (1021 кДж * 3,57 моль) / 2 ≈ 1826 кДж.
Это значение не совпадает с заданным, следовательно, берем только 3,57 моль H2 и его соответствующее количество O2.
6. Подставляем значения в термохимическое уравнение:
2H2 + O2 → 2H2O + 1021 кДж.
Ответ:
Термохимическое уравнение реакции сгорания водорода:
2H2 + O2 → 2H2O + 1021 кДж.