Давайте подробно разберем задачу и поэтапно решим ее.
Шаг 1: Определим количество перекиси водорода, участвующей в реакции
Дано:
- Объем раствора H₂O₂: 267 мЛ
- Концентрация раствора: 37%
- Объем выделившегося кислорода: 44,8 Л
- Тепловой эффект разложения 1 моль H₂O₂: 98,3 кДж
- Плотность 37% H₂O₂: 1,45 г/мл
Расчет массы перекиси водорода
Концентрация 37% — это массовая доля, то есть 37 г на 100 г раствора.
Объем раствора — 267 мл.
Используем плотность для определения массы раствора:
[
m_{раствора} = объем \times плотность = 267, \text{мл} \times 1,45, \text{г/мл} = 387,15, \text{г}
]
Масса перекиси водорода:
[
m_{H_2O_2} = 37% \times 387,15, \text{г} = 0,37 \times 387,15 \approx 143,25, \text{г}
]
Расчет количества вещества перекиси водорода
Молярная масса H₂O₂: 34 г/моль.
[
n_{H_2O_2} = \frac{m_{H_2O_2}}{M_{H_2O_2}} = \frac{143,25}{34} \approx 4,21, \text{моль}
]
Шаг 2: Определим объем выделившегося кислорода и его соотношение с разложением H₂O₂
Расчет выделившегося кислорода:
Дано: объем кислорода — 44,8 Л.
Из уравнения разложения перекиси водорода:
[
2 H_2O_2 \rightarrow 2 H_2O + O_2
]
Из этого уравнения следует, что 2 моля H₂O₂ выделяют 1 моль O₂.
Количество молей O₂:
[
n_{O_2} = \frac{n_{H_2O_2}}{2} = \frac{4,21}{2} \approx 2,105, \text{моль}
]
Объем, который занимает 1 моль газа при н.у.:
[
V_{моль} \approx 22,4, \text{л}
]
Тогда ожидаемый теоретический объем O₂ при полном разложении всех 4,21 моль H₂O₂:
[
V_{теоретически} = n_{O_2} \times 22,4, \text{л} = 2,105 \times 22,4 \approx 47,2, \textл
]
Фактический объем — 44,8 Л, что близко к теоретическому, значит, почти полностью реагировал выделившийся кислород.
Шаг 3: Определение массовой доли выхода продукта реакции
Массовая доля выхода:
[
\text{Массовая доля} = \frac{\text{реальный выход}}{\textоретический} \times 100%
]
Реальный выход — 44,8 Л, теоретический — 47,2 Л.
[
Доля выхода = \frac{44,8}{47,2} \times 100% \approx 95%
]
Ответ:
Массовая доля выхода продукта реак-ции составляет около 95%.
Шаг 4: Определение теплового эффекта реакции
Из условия:
[
n_{H_2O_2} \approx 4,21, \text{моль}
]
Тепловой эффект:
[
Q = n_{H_2O_2} \times 98,3, \text{кДж} \approx 4,21 \times 98,3 \approx 413,9, \text{кДж}
]
Итог:
Массовая доля выхода продукта реакции: 95%
Тепловой эффект реакции: приблизительно 414 кДж
Если есть дополнительные вопросы или нужен разбор более подробно, скажите!
