Дано уравнение горения сероводорода:
[ 2 H_2 S (р) + 3 O_2 (р) \rightarrow 2 SO_2 (г) + 2 H_2 O (г) + 1126 \text{ кДж} ]
Известно, что использовано 4,48 л смеси газов при н.у., и реакции протекали полностью. Надо определить количество выделенной теплоты.
Шаг 1. Определить объем сероводорода и кислорода
Общий объем: 4,48 л — это сумма объемов сероводорода и кислорода.
Обозначим:
- ( V_{H_2 S} ) — объем сероводорода,
- ( V_{O_2} ) — объем кислорода,
тогда:
[ V_{H_2 S} + V_{O_2} = 4,48, \text{л} ]
Шаг 2. Определить пропорцию газов из стехиометрии
Из уравнения реакции:
- 2 mol ( H_2 S ) реагируют с 3 mol ( O_2 ).
Объем газа в н.у. пропорционален количеству молей. Следовательно, отношение объемов:
[ \frac{V_{H_2 S}}{2} = \frac{V_{O_2}}{3} ]
или
[ V_{O_2} = \frac{3}{2} V_{H_2 S} ]
Подставим в уравнение для общего объема:
[ V_{H_2 S} + \frac{3}{2} V_{H_2 S} = 4,48, \text{л} ]
[ V_{H_2 S} \left(1 + \frac{3}{2}\right) = 4,48 ]
[ V_{H_2 S} \times \frac{5}{2} = 4,48 ]
[ V_{H_2 S} = 4,48 \times \frac{2}{5} = 4,48 \times 0.4 = 1,792, \text{л} ]
Тогда объем кислорода:
[ V_{O_2} = \frac{3}{2} \times 1,792 = 2,688, \text{л} ]
Шаг 3. Определить количество сероводорода
Объем сероводорода — 1,792 л. При н.у., 1 мол₁ газа занимает 22,4 л.
Количество молей сероводорода:
[ n_{H_2 S} = \frac{V_{H_2 S}}{22,4} = \frac{1,792}{22,4} = 0,08, \text{моль} ]
Шаг 4. Вычислить выделенную теплоту
Из уравнения реакции:
- 2 mol ( H_2 S ) выделяют 1126 кДж.
Тогда 0,08 mol ( H_2 S ) выделят:
[ Q = \frac{1126, \text{кДж}}{2} \times 0,08 = 563, \text{кДж} \times 0,08 ]
[ Q = 45,04, \text{кДж} ]
Ответ:
Количество выделенной теплоты: (\boxed{45,04, \text{кДж}})
