Сколько тепла выделится при взаимодействии 10 литров кислорода 15 литров водорода

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для расчета тепла, выделяющегося при взаимодействии 10 литров кислорода и 15 литров водорода, нужно учитывать реакцию их соединения, в результате которой образуется вода. Реакция может быть представлена следующим образом:

[ 2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O ]

Согласно уравнению, на 2 молекулы водорода расходуется 1 молекула кислорода.

Сначала найдем, сколько вещества (молей) газа у нас есть:

10 литров кислорода (O₂) можно преобразовать в моли, зная, что 1 моль газа занимает примерно 22.4 литра (при нормальных условиях):
[
n(O_2) = \frac{10 \, \text{л}}{22.4 \, \text{л/моль}} \approx 0.446 \, \text{моль}
]

15 литров водорода (H₂):
[
n(H_2) = \frac{15 \, \text{л}}{22.4 \, \text{л/моль}} \approx 0.669 \, \text{моль}
]

Теперь сравним соотношения реагентов. Для реакции по уравнению нужно 2 моли водорода на 1 моль кислорода. У нас есть 0.446 моль O₂, следовательно, нам нужно:
[
0.446 \, \text{моль} \times 2 = 0.892 \, \text{моль} H_2
]
Поскольку у нас есть только 0.669 моль H₂, водород будет лимитирующим реактантом.

Теперь находим, сколько водорода будет использовано в реакции и какое количество образуется воды:
[
\text{Из уравнения: } 2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O
]

При использовании 0.669 моль H₂ у нас получится:
[
\text{нужное количество O₂: } \frac{0.669}{2} = 0.3345 \, \text{моль}
]
и
[
\text{образуется: } 0.669 \, \text{моль H₂O}
]

Чтобы вычислить выделяющееся тепло, нужно знать теплоту реакции образования воды (ΔH). Для реакции между водородом и кислородом она составляет примерно -286 кДж/моль (это экзотермическая реакция).

Считаем общее количество тепла, выделяющегося при образовании 0.669 моль воды:
[
Q = n \cdot \Delta H = 0.669 \, \text{моль} \times (-286 \, \text{кДж/моль}) \approx -191.5 \, \text{кДж}
]

Таким образом, при взаимодействии 10 литров кислорода с 15 литрами водорода выделится примерно 191.5 кДж тепла.