Для кипячения в чайнике воды объемом 2 л необходимо 950 кдж теплоты какой объем метана
Обновлено: 16.05.2024
Умение решать расчётные задачи является одним из основных показателей уровня химического развития, глубины и полноты усвоения учащимися теоретического материала, наличия у них навыков приобретённых знаний с достаточной самостоятельностью.
Проверяемый элемент содержания заданий ЕГЭ включает расчеты объемных отношений газов при химических реакциях, а так же расчеты по термохимическим уравнениям реакций. В данной статье будут рассмотрены задачи второго типа.
Термохимические уравнения включают в себя кроме химических формул тепловой эффект реакции. Числовое значение в уравнении реакции строго соответствует количествам веществ, участников реакции, т.е. коэффициентам. Благодаря этому соответствию, можно установить пропорциональные отношения между количеством вещества или массой и количеством теплоты в этой реакции.
Между количеством теплоты, выделившимся или затраченным в ходе химической реакции, и количеством веществ, участвующих в этой реакции, существует прямо пропорциональная зависимость:
Величина постоянная для данной реакции.
Любая величина из пропорции может быть неизвестной. Задачи решаются методом пропорции.
Например: Термохимическое уравнение разложения малахита
Мы видим, что на разложение 1 моля малахита необходимо израсходовать 47 кДж, при этом образуется 2 моля оксида меди, 1 моль воды и 1 моль углекислого газа. Если мы затратим энергии в 2 раза больше, мы сумеем разложить 2 моля малахита, при этом получим 4 моля оксида меди, 2 моля воды и 2 моля углекислого газа.
Аналогично можно установить пропорциональные отношения, используя коэффициенты и молярные массы участников реакции. 47 кДж энергии затратится на разложение 94 г малахита, при этом выделится 160 г оксида меди, 18 г воды и 44 г углекислого газа. Пропорция несложная, но, используя массовые числа, учащиеся часто допускают расчетные ошибки, поэтому рекомендуется решать задачи с пропорциями через количество вещества.
Алгоритм решения задач
Данные из условия задачи написать над уравнением реакции
Под формулой вещества написать его количество (согласно коэффициенту); произведение молярной массы на количество вещества. Над количеством теплоты в уравнении реакции поставить х.
Сколько теплоты выделится при растворении 200 г оксида меди ( II ) (С uO ) в соляной кислоте (водный раствор HCl ), если термохимическое уравнение реакции: CuO + 2 HCl = CuCl 2 + H 2 O + 63,6 кДж
Последовательность выполнения действий
Оформление решения задачи
1.С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи, найдём молярную массу вещества, масса которого указана в условии задачи.
М(С uO ) = 80 г/моль
2. Найдём количество вещества оксида меди ( II ) по условию задачи.
n = m /М n = 200г/80 г/моль = 2,5 моль
3.Составим уравнение реакции. Над формулами веществ запишем найденные количества веществ, а под формулами – молярные соотношения по уравнению реакции
CuO + 2 HCl = CuCl 2 + H 2 O + 63,6 кДж
4. Составим пропорцию.
5. Найдём значение х
6. Запишем ответ.
Задачи на вычисления по термохимическим уравнениям. Типовые задачи и решения.
Количество теплоты, которое выделится при образовании 120 г MgO в результате реакции горения магния, термохимическое уравнение которой:
2 Mg + O 2 = 2 MgO + 1204 кДж , равно
а) 602 кДж б) 301 кДж в) 2408 кДж г) 1803 кДж
В реакцию, термохимическое уравнение которой S + O 2 = SO 2 + 297 кДж, вступила сера массой 1 г. Количество теплоты, выделившееся при этом, равно:
а) 9,28 кДж б) 2,97 кДж в) 29,7 1 кДж г) 74,25 кДж
Какое количество теплоты выделится при сгорании графита массой 2,4 г, если термохимическое уравнение реакции C + O2 = CO2 + 402 кДж?
а) 984 кДж б) 40,2 кДж в) 98,4 кДж г) 80,4 кДж
Термохимическое уравнение горения фосфора: 4P + 5O2 = 2P2O5 + 3010 кДж. Какое количество теплоты выделится при сгорании 62 г фосфора?
а) 6020 кДж б) 752,5 кДж в) 301кДж г) 1505 кДж
Какое количество теплоты выделится при сгорании метана объемом 5,6 л (н.у.), если термохимическое уравнение реакции СН 4 + 2О 2 = СО 2 + 2Н 2 О + 892 кДж?
а) 22,3 кДж б) 2,23 кДж в) 223 кДж г) 446 кДж
Сколько теплоты выделится при растворении 200 г оксида меди ( II ) (С uO ) в соляной кислоте, если термохимическое уравнение реакции: CuO + 2 HCl = CuCl 2 + H 2 O + 63,6 кДж
а) 159 кДж б) 318 кДж в) 15,9кДж г) 636 кДж
В результате реакции, термохимическое уравнение которой
выделилось 652,5 кДж теплоты. Масса сгоревшего ацетилена составила:
а) 13 г б) 26 г в) 52г г) 5,2г
В результате горения 48 г метана выделилось 2406 кДж теплоты. Количество теплоты, указанное в термохимическом уравнении этой реакции составит:
а) 401 кДж б) 802 кДж в) 1203кДж г) 4812 кДж
На разложение бертолетовой соли по реакции, термохимическое уравнение которой
2 KClO 3 = 2 KCl + 3 O 2 – 91 кДж,
было затрачено 182 кДж теплоты. Объем кислорода (при н.у.) выделившийся при этом, составил:
а) 134,4л б) 44,8л в) 89,6л г) 179,2л
В результате реакции, термохимическое уравнение которой H 2 + Cl 2 = 2 HCl + 184,36 кДж, выделилось 921,8 кДж теплоты. Объем хлора, затраченный на образование хлороводорода (при н.у.) при этом составил:
а) 134,4л б) 112л в) 44,8л г) 96л
Согласно термохимическому уравнению реакции 2СО(г) + О2(г) = 2СО2(г) + 566 кДж при сжигании оксида углерода (II) выделилось 424,5 кДж теплоты. Объем (н.у.) сгоревшего газа составил
а) 66,2 л б) 33,6 л в) 44,8 л г) 12 л
Согласно термохимическому уравнению реакции 3 Cu + 8 HNO 3 = 3 Cu ( NO 3)2 + 2 NO + 4 H 2 O + 385 кДж, при получении 15,68 л NO (н.у.), количество выделившейся теплоты составило:
а) 358 кДж б) 716 кДж в) 134,75 кДж г) 22,4 кДж
По термохимическому уравнению реакции 2С u + О2 = 2С u О + 311 кДж вычислите. Количество теплоты, которая выделится при окислении 384 г меди, составит:
а) 622 кДж б) 716 кДж в) 466,5 кДж г) 933 кДж
В результате реакции, термохимическое уравнение которой
2 Cl 2 O 7 = 2 Cl 2 + 7 O 2 + 574 кДж, выделилось 5,74 кДж теплоты. Объем образовавшегося при этом кислорода (н.у.) составил:
а) 100 л б) 0,224 л в) 1,568 л г) 4,48 л
В реакцию, термохимическое уравнение которой MgO (тв) + CO (г) = MgCO 3(тв) + 102 кДж, вступило 8 г оксида магния. Количество теплоты, выделившейся при этом, равно:
Задача № 1. Какое количество энергии требуется для обращения воды массой 150 г в пар при температуре 100 °С?
Задача № 2. Какое количество энергии требуется для превращения воды массой 2 кг, взятой при температуре 20 °С, в пар?
Задача № 3. Какое количество энергии нужно затратить, чтобы воду массой 5 кг, взятую при температуре 0 °С, довести до кипения и испарить её?
Задача № 4. Какую энергию нужно затратить, чтобы расплавить кусок свинца массой 8 кг, взятый при температуре 27 °С?
Задача № 5. Какое количество энергии требуется для превращения в пар спирта массой 200 г, взятого при температуре 18 °С?
Задача № 6. Какое количество энергии требуется для превращения в пар воды массой 5 кг, взятой при температуре 20 °С?
Задача № 7. Какое количество теплоты необходимо сообщить воде массой 10 г, взятой при температуре 0 °С, для того, чтобы нагреть ее до температуры кипения и испарить?
Задача № 8. Из чайника выкипела вода объемом 0,5 л, начальная температура которой была равна 10 °С. Какое количество теплоты оказалось излишне затраченным?
Задача № 9. Кофейник вместимостью 1,2 л заполнили водой при температуре 15 °С и поставили на плиту. Какое количество теплоты пошло на нагревание и кипение воды, если после снятия с плиты в результате испарения в кофейнике объем воды стал на 50 см 3 меньше? (Изменение плотности воды с изменением температуры не учитывать.)
Задача № 10. Какое количество теплоты выделяется при конденсации водяного пара массой 10 кг при температуре 100 °С и охлаждении образовавшейся воды до 20 °С?
Задача № 11. Какое количество теплоты необходимо, чтобы из льда массой 2 кг, взятого при температуре -10 °С, получить пар при 100 °С?
Задача № 12. Сколько энергии понадобится, чтобы полностью испарить 100 грамм ртути, взятой при температуре 27 °С?
Краткая теория для решения Задачи на парообразование и конденсацию.
Т.е. при взаимодействии 0,25 моль кислорода с оксидом серы (IV) выделяется 19 кДж теплоты. Из представленного в условии термохимического уравнения следует, что при взаимодействии 1 моль кислорода с оксидом серы выделяется количество теплоты равное Q (тепловой эффект реакции). Тогда справедлива пропорция:
0,25 моль кислорода - 19 кДж
1 моль кислорода - Q
Исходя из этой пропорции:
Таким образом, тепловой эффект реакции составляет 76 кДж.
В соответствии с термохимическим уравнением реакции
выделилось 786 кДж теплоты. Какой объем (н.у.) углекислого газа при этом образовался? (Запишите число с точностью до десятых.)
Ответ: 44,8
Пояснение:
В соответствии с термохимическим уравнением реакции при образовании 1 моль углекислого газа выделяется 393 кДж теплоты. В нашем же случае вместо этого выделилось 786 кДж теплоты. Обозначив искомое количество вещества углекислого газа равным х моль, можно записать пропорцию:
1 моль CO2 - 393 кДж теплоты
x моль CO2 - 786 кДж теплоты
Следовательно, справедливо уравнение:
Решая которое получаем:
Т.е. количество вещества углекислого газа при образовании которого выделяется 786 кДж теплоты составляет 2 моль.
Рассчитаем объем такого количества углекислого газа при н.у.:
V(CO2) = 2 моль ∙ 22,4 л/моль = 44,8 л
В соответствии с термохимическим уравнением реакции
выделилось 2406 кДж теплоты. Определите объем (н.у.) израсходованного кислорода в литрах. (Запишите число с точностью до десятых.)
Ответ: 134,4
Пояснение:
Согласно термохимическому уравнению при участии в реакции горения метана 2 моль кислорода выделяется 802 кДж теплоты. В нашем же случае выделяется количество теплоты равное 2406 кДж. Обозначив количество вещества кислорода необходимое для выделения 2406 кДж теплоты через х моль мы можем записать следующую пропорцию:
2 моль O2 - 802 кДж теплоты
x моль O2 - 2406 кДж теплоты
Тогда, справедливо следующее уравнение:
2 ∙ 2406 = 802 ∙ x
Решая которое находим ,что:
Таким образом, количество вещества кислорода равно 6 моль. Рассчитаем его объем:
V(O2) = 6 ∙ 22,4 = 134,4 л.
Вычислите количество теплоты, которое потребуется для получения 25 г железа согласно уравнению реакции
(Запишите число с точностью до целых.)
Ответ: 6
Пояснение:
Рассчитаем количество вещества железа:
n(Fe) = m(Fe)/M(Fe) = 25/56 = 0,4464 моль,
Согласно термохимическому уравнению при образовании 2 моль металлического железа поглощается 27 кДж теплоты. Пусть количество поглощаемой в результате образования 0,4464 моль железа равно х кДж. Тогда можно записать пропорцию:
2 моль Fe - 27 кДж
0,4464 моль Fe - x кДж
Следовательно, справедливо уравнение:
2 ∙ x = 0,4464 ∙ 27
Таким образом, количество теплоты, которое необходимо для получения 25 г железа равно 6 кДж.
Вычислите объем сгоревшего согласно уравнению реакции
ацетилена, если при этом выделилось 67,5 кДж теплоты. (Запишите число с точностью до сотых.)
Ответ: 1,12
Пояснение:
Согласно термохимическому уравнению при сгорании 2 моль ацетилена выделяется 2700 кДж теплоты. В нашем же случае выделилось 67,5 кДж. Пусть, количество вещества ацетилена, которое сгорело при этом равно х моль. Таким образом можно записать пропорцию:
x моль - 67,5 кДж
2 ∙ 67,5 = 2700 ∙ x
Таким образом, количество вещества ацетилена равно 0,05 моль. Рассчитаем его объем:
V(C2H2) = 0,05 моль ∙ 22,4 л/моль = 1,12 л
В результате реакции, термохимическое уравнение которой
выделилось 280 кДж теплоты. Вычислите массу глюкозы, которая окислилась в результате этой реакции. (Запишите число с точностью до целых.)
Ответ: 18
Согласно термохимическому уравнению при окислении 1 моль глюкозы выделяется 2800 кДж теплоты. В нашем же случае выделилось 280 кДж теплоты. Пусть количество глюкозы, которое окислилось при этом равно x моль. Тогда можно записать следующую пропорцию:
1 моль глюкозы – 2800 кДж теплоты
x моль глюкозы – 280 кДж теплоты
Следовательно, справедливо уравнение:
1 ∙ 280 = 2800 ∙ x
Решая которое находим, что:
x = 0,1 моль, т.е. количество глюкозы составляет 0,1 моль. Рассчитаем ее массу:
Какое количество вещества аммиака вступает в реакцию в соответствии с термохимическим уравнением
если в результате реакции выделилось 634 кДж теплоты? (Запишите число с точностью до целых.)
Ответ: 2
Пояснение:
Согласно термохимическому уравнению при окислении 4 моль аммиака выделяется 1268 кДж теплоты. В нашем же случае выделилось 634 кДж теплоты. Обозначим количество вещества аммиака, которое при этом окислилось как x моль. Тогда можно записать пропорцию:
4 моль аммиака – 1268 кДж
x моль аммиака – 634 кДж
Следовательно, справедливо уравнение:
4 ∙ 634 = 1268 ∙ x
Решая которое находим, что:
x = 2, т.е. количество вещества аммиака составляет 2 моль.
В соответствии с термохимическим уравнением реакции
получено 1400 кДж теплоты. Какая масса (в граммах) глюкозы при этом окислилась? (Запишите число с точностью до целых.)
Ответ: 90
Пояснение:
Согласно термохимическому уравнению при окислении 1 моль глюкозы выделяется 2800 кДж теплоты. В нашем же случае выделилось 1400 кДж теплоты. Пусть количество глюкозы, которое окислилось при этом равно x моль. Тогда можно записать следующую пропорцию:
1 моль глюкозы – 2800 кДж теплоты
x моль глюкозы – 1400 кДж теплоты
Следовательно, справедливо уравнение:
1 ∙ 1400 = 2800 ∙ x
x = 0,5, т.е. количество вещества глюкозы для получения 1400 кДж тепла составляет 0,5 моль. Рассчитаем ее массу:
В соответствии с термохимическим уравнением реакции
выделилось 240 кДж теплоты. Определите массу полученного оксида магния. (Запишите число в точностью до целых.)
Ответ: 16
Пояснение:
Согласно термохимическому уравнению при образовании 2 моль оксида магния выделяется 1200 кДж теплоты. В нашем же случае выделилось 240 кДж теплоты. Пусть количество оксида магния, образовавшегося при этом равно x моль. Тогда можно записать пропорцию:
2 моль MgO – 1200 кДж
x моль MgO – 240 кДж
Следовательно, справедливо уравнение:
2 ∙ 240 = 1200 ∙ x
Решая которое находим, что:
x = 0,4, т.е. при выделении 240 кДж теплоты количество вещества образовавшегося оксида магния составляет 0,4 моль. Тогда его масса равна:
m(MgO) = n(MgO) ∙ M(MgO) = 0,4 ∙ 40 = 16 г
В ходе реакции, термохимическое уравнение которой
было затрачено 450 кДж теплоты. Определите объем (н.у.) получившегося при этом газа. (Запишите число с точностью до целых.)
Ответ: 56
Пояснение:
Выделившийся газ – CO2.
В соответствии с термохимическим уравнением при образовании одного моля CO2 поглощается 180 кДж теплоты. В нашем же случае поглощено 450 кДж теплоты. Обозначив количество вещества углекислого газа, образовавшегося при этом как x моль, можно записать следующую пропорцию:
1 моль CO2 – 180 кДж
x моль CO2 – 450 кДж
Следовательно, справедливо уравнение:
x = 2,5, т.е. количество вещества углекислого газа составляет 2,5 моль. Рассчитаем его объем:
В соответствии с термохимическим уравнением реакции
образовалось 168 г железа. Какое количество теплоты при этом выделилось? (Запишите число с точностью до целых.)
Ответ: 1110
Пояснение:
Рассчитаем количество вещества железа с массой 168 г:
n(Fe) = m(Fe)/M(Fe) = 168/56 = 3 моль,
В соответствии с термохимическим уравнением реакции при образовании 9 моль металлического железа выделяется 3330 кДж. В нашем же случае образуется 3 моль железа. Обозначив количество теплоты выделившейся при этом как x кДж можно составить пропорцию:
9 моль Fe - 3330 кДж
3 моль Fe - x кДж
тогда справедливо уравнение:
Таким образом, количество теплоты выделяющееся при образовании 168 г металлического железа составляет 1110 кДж.
Определите количество теплоты, которое выделится при взаимодействии 280 г негашеной извести с водой в соответствии с термохимическим уравнением реакции
(Запишите число с точностью до целых.)
Ответ: 324
Пояснение:
Негашеная известь - тривиальное название оксида кальция CaO. Рассчитаем его количество вещества, зная массу:
n(CaO) = 280 г/ 56 г/моль = 5 моль,
В соответствии с термохимическим уравнением реакции при взаимодействии с водой 1 моль CaO выделяется количество теплоты равное 64,8 кДж. В нашем же случае в реакции принимает участие 5 моль оксида кальция, в связи с чем мы можем записать следующую пропорцию:
1 моль CaO - 64,8 кДж
5 моль CaO - x кДж
Следовательно, справедливо уравнение:
Решая которое находим, что:
Таким образом, количество теплоты, которое выделится при взаимодействии 280 г негашеной извести водой составляет 324 кДж.
В результате реакции, термохимическое уравнение которой
выделилось 6620 кДж теплоты. Определите массу образовавшегося оксида железа (III). (Запишите число с точностью до целых.)
Ответ: 640
Пояснение:
В соответствии с термохимическим уравнением реакции при образовании 2 моль Fe2O3 выделяется 3310 кДж теплоты. В нашем же случае, выделилось 6620 кДж теплоты. Пусть количество вещества Fe2O3, образовавшегося при этом составляет x моль. Тогда можно записать следующую пропорцию:
Следовательно, справедливо уравнение:
2 ∙ 6620 = x ∙ 3310
Решая которое находим, что:
Таким образом, количество вещества Fe2O3 образовавшееся при этом составляет 4 моль. Следовательно масса образовавшегося Fe2O3 составляет:
При образовании 560 мл (н.у.) газообразного аммиака в соответствии с уравнением
выделилось 1,15 кДж теплоты. Чему равен тепловой эффект этой реакции? (Запишите число с точностью до целых.)
Ответ: 92
Пояснение:
Посчитаем какое количество вещества содержится в 560 мл газообразного аммиака. Прежде всего переведем его объем из мл в л:
Теперь, зная, что 1 моль любого газа при н.у. занимает объем равный 22,4 л, можно рассчитать количество вещества аммиака:
Из условия задания следует, что при образовании 0,025 моль (0,56 л) аммиака выделилось 1,15 кДж теплоты. В термохимическом же уравнении реакции фигурирует количество вещества аммиака равное 2 моль (коэффициент 2 перед NH3) и при этом выделяется количество тепла, равное Q (тепловой эффект реакции). Таким образом, мы можем записать следующую пропорцию:
0,025 моль - 1,15 кДж
Следовательно справедливо уравнение:
0,025 ∙ Q = 2 ∙ 1,15 кДж
Решая которое находим, что:
Т.е. тепловой эффект реакции равен 92 кДж.
В соответствии с термохимическим уравнением реакции
восстановили 464 г железной окалины. Какое количество теплоты при этом выделилось? (Запишите число с точностью до целых.)
Ответ: 2220
Пояснение:
Рассчитаем количество вещества железной окалины массой 464 г:
В соответствии с термохимическим уравнением реакции при восстановлении 3 моль Fe3O4 выделяется 3330 кДж теплоты. Пусть при восстановлении 2 моль Fe3O4 выделяется x кДж теплоты. Тогда можно составить следующую пропорцию:
Следовательно, справедливо уравнение:
Решая которое, получаем, что:
Таким образом, количество теплоты, выделившейся при восстановлении 464 г железной окалины составляет 2220 кДж.
В соответствии с термохимическим уравнением реакции
выделилось 2406 кДж теплоты. Определите объем (н.у.) израсходованного кислорода. (Запишите число с точностью до десятых.)
Ответ: 134,4
Пояснение:
В соответствии с термохимическим уравнением реакции при реакции с метаном 2 моль кислорода выделяется 802 кДж. В нашем же случае выделилось 2406 кДж теплоты. Пусть количество вещества израсходованного при этом кислорода составляет x моль. Тогда можно записать пропорцию:
2 моль O2 – 802 кДж
x моль O2 – 2406 кДж
Следовательно, справедливо уравнение:
2 ∙ 2406 = 802 ∙ x
Т.е. количество вещества кислорода составляет 6 моль. Найдем его объем:
В соответствии с термохимическим уравнением реакции
получено 422,2 кДж теплоты. Какой объем (н.у.) кислорода при этом израсходован? (Запишите число с точностью до целых.)
Ответ: 24
Пояснение:
В соответствии с термохимическим уравнением при израсходовании на горение угля 1 моля кислорода выделяется 393 кДж теплоты. В нашем же случае выделяется 422,2 кДж. Пусть при выделении такого количества теплоты расходуется x моль кислорода. Тогда, мы можем записать пропорцию:
1 моль O2 – 393 кДж
x моль O2 – 422,2 кДж
Следовательно, справедливо уравнение:
1 ∙ 422,2 = 393 ∙ x
Решая которое находим, что:
т.е. количество вещества израсходованного кислорода составляет 1,0743 моль. Рассчитаем его объем:
Какой объем (н.у.) кислорода потребуется для получения 5600 кДж теплоты в соответствии с термохимическим уравнением реакции
(Запишите число с точностью до десятых.)
Ответ: 268,8
Пояснение:
Исходя из термохимического уравнения:
6 моль O2 - 2800 кДж теплоты
В нашем же случае должно выделиться 5600 кДж. Пусть количество вещества кислорода необходимое для выделения такого количества тепла составляет x моль. Тогда справедлива пропорция:
6 моль O2 - 2800 кДж теплоты
x моль O2 - 5600 кДж теплоты
Следовательно, верным является уравнение:
6 ∙ 5600 = 2800 ∙ x
Таким образом, количество вещества кислорода, которое должно принять участие в окислении глюкозы для выделения 5600 кДж теплоты, составляет 12 моль. Рассчитаем объем такого количества кислорода при н.у.:
При сжигании ацетилена в соответствии с термохимическим уравнением реакции
выделилось 186 кДж теплоты. Какой объем (н.у.) кислорода затрачен на сжигание ацетилена? (Запишите число с точностью до десятых.)
Ответ: 22,4
Пояснение:
Из термохимического уравнения реакции следует, что когда в реакции принимает участие 5 моль O2 выделяется 930 кДж теплоты.
В нашем же случае выделяется 186 кДж теплоты. Пусть количество вещества кислорода, израсходованного при этом, составляет x моль. Тогда мы можем записать следующую пропорцию:
5 моль O2 – 930 кДж
x моль O2 – 186 кДж
Следовательно, справедливо уравнение:
Решая которое находим, что:
Таким образом, количество вещества кислорода составляет 1 моль. Найдем его объем:
В соответствии с термохимическим уравнением реакции
выделилось 2580 кДж теплоты. Определите количество вещества оксида азота(IV), вступившего в реакцию. (Запишите число с точностью до целых.)
Ответ: 40
Пояснение:
Из термохимического уравнения реакции следует, что когда в реакции принимает участие 4 моль NO2 выделяется 258 кДж теплоты.
В нашем же случае выделяется 2580 кДж теплоты. Пусть количество вещества оксида азота (IV), прореагировавшего при этом, составляет x моль. Тогда мы можем записать следующую пропорцию:
4 моль NO2 – 258 кДж
x моль NO2 – 2580 кДж
Следовательно, справедливо уравнение:
4 ∙ 2580 = x ∙ 258
Решая которое находим, что:
Таким образом, количество вещества оксида азота (IV) составляет 40 моль.
Определите объём газообразного продукта (в литрах), который получается при взаимодействии 1 л водорода с избытком хлора. Объёмы газов измерены при одинаковых условиях. (Запишите число с точностью до целых.)
Ответ: 2
Пояснение:
Запишем уравнение реакции взаимодействия водорода с хлором:
Одним из следствий закона Авогадро является то, что объемы прореагировавших и образовавшихся газов относятся друг к другу точно так же, как и коэффициенты перед этими газообразными веществами в уравнении реакции. Для газообразных водорода и хлороводорода, применительно к нашей реакции, мы можем записать что:
V(HCl) = V(H2) ∙ k(HCl)/k(H2) = 1 л ∙ 2/1 = 2 л
Определите количество теплоты, которое выделяется при окислении серы кислородом взятым в объёме 100,8 л (н.у.) в соответствии с термохимическим уравнением реакции
(Запишите число с точностью до целых.)
Ответ: 1341
Определите количество теплоты, которое выделится при обжиге 720 г FeS2 согласно термохимическому уравнению реакции
(Запишите число с точностью до целых.)
Ответ: 4965
Вычислите количество выделившейся теплоты, если в реакцию вступает 3,5 моль кислорода в соответствии с термохимическим уравнением реакции
(Запишите число с точностью до целых.)
Ответ: 903
Какое количество теплоты выделится при взаимодействии 3,6 моль кремния с фтором в соответствии с термохимическим уравнением реакции
(Запишите число с точностью до целых.)
Ответ: 5814
В реакцию, термохимическое уравнение которой
вступило 88 г углекислого газа. Какое количество теплоты выделится при этом? (Запишите число с точностью до целых.)
Из предыдущих уроков вы усвоили такие темы, как “Удельная теплоемкость“, “Количество теплоты, необходимое для нагревания тела или выделяемое им при охлаждении“, “Сгорание топлива. Удельная теплота сгорания“. Теперь мы можем перейти к решению задач на сгорание топлива, но при этом вам понадобятся знания из перечисленных выше уроков.
Также при решении задач вам могут понадобиться определенные справочные материалы для разных веществ: значения удельной теплоемкости, удельной теплоты сгорания и плотности.
Формулы, которые мы будем использовать в этом уроке:
- $Q = qm$, где $q$ – удельная теплота сгорания
- $Q = cm(t_2 – t_1)$, где $c$ – удельная теплоемкость
- $\eta = \frac= \frac$ или $\eta = \frac\cdot 100 \%$, где $Q_п$ – количество теплоты, необходимое для нагревания тела, $Q_з$ – количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива и направленное на нагревание тела
Задача №1
Какое количество теплоты выделится при сгорании керосина массой $300 \space г$?
Дано:
$m = 300 \space г$
$q = 4.6 \cdot 10^7 \frac$
СИ:
$m = 0.3 \space кг$
Показать решение и ответ
Решение:
Формула для расчета количества теплоты, выделяющегося при сгорании топлива:
$Q = qm$.
Подставим в формулу известные величины и рассчитаем количество теплоты:
$Q = 4.6 \cdot 10^7 \frac \cdot 0.3 \space кг = 1.38 \cdot 10^7 \space Дж = 13.8 \cdot 10^6 \space Дж = 13.8 \space МДж$.
В таких простых задачах обращайте внимание на размерность исходных величин, не забывайте переводить их в СИ (как мы перевели $г$ в $кг$). При простом решении можно получить неправильный ответ, пропустив размерность используемых величин.
Ответ: $Q = 13.8 \space MДж$.
Задача №2
Заряд пороха в патроне пулемета имеет массу $3.2 \space г$. Теплота сгорания пороха равна $3.8 \frac$. Сколько выделяется тепла при каждом выстреле?
Дано:
$q = 3.8 \frac$
$m = 3.2 \space г$
СИ:
$q = 3.8 \cdot 10^6 \frac$
$m = 3.2 \cdot 10^ \space кг$
Показать решение и ответ
Решение:
Формула для расчета количества теплоты, выделяющегося при сгорании топлива:
$Q = qm$.
Подставим в формулу известные величины и рассчитаем количество теплоты:
$Q = 3.8 \cdot 10^6 \frac \cdot 3.2 \cdot 10^ \space кг = 12.16 \cdot 10^3 \space Дж \approx 12.16 \space кДж$.
Такое количество теплоты выделяется при каждом выстреле.
Ответ: $Q \approx 12.16 \space кДж$.
Задача №3
Какая масса древесного угля при сгорании дает столько же энергии, сколько выделяется при сгорании четырех литров бензина?
Дано:
$V_б = 4 \space л$
$\rho_б = 710 \frac$
$q_б = 4.6 \cdot 10^7 \frac$
$q_у = 3.4 \cdot 10^7 \frac$
СИ:
$V_б = 4 \cdot 10^ \space м^3$
Показать решение и ответ
Решение:
Некоторая масса древесного угля при сгорании даст столько же энергии, сколько выделяется при сгорании данного объема бензина: $Q_у = Q_б$.
Формула для расчета количества теплоты, выделившегося при сгорании древесного угля:
$Q_у = q_у m_у$.
Формула для расчета количества теплоты, выделившегося при сгорании бензина:
$Q_б = q_б m_б$.
Масса бензина нам неизвестна, но известна его плотность и объем. Плотность по определению: $\rho_б = \frac$.
Тогда масса бензина будет равна: $m_б = \rho_б V_б$.
Подставим в формулу для расчета количеста теплоты, выделившегося при сгорании бензина:
$Q_б = q_б \rho_б V_б$.
Теперь приравняем эти две формулы для нахождения количества теплоты (для бензина и для древесного угля):
$q_у m_у = q_б \rho_б V_б$.
Выразим отсюда массу древесного угля:
$m_у = \frac$.
Ответ: $m_у \approx 3.8 \space кг$.
Задача №4
Начальная температура двух литров воды составляет $20 \degree C$. До какой температуры можно было бы нагреть эту воду при сжигании $10 \space г$ спирта? (Считать, что теплота сгорания спирта целиком пошла на нагревание воды).
При записи условий задачи, обозначим все величины, связанные с водой, нижним индексом “в”, а со спиртом – “с”.
Дано:
$V_в = 2 \space л$
$m_с = 10 \space г$
$t_1 = 20 \degree C$
$\rho_в = 1000 \frac$
$c_в = 4200 \frac$
$q_с = 2.7 \cdot 10^7 \frac$
СИ:
$ V_в = 2 \cdot 10^ \space м^3$
$m_с = 0.01 \space кг$
Показать решение и ответ
Решение:
Рассчитаем количество теплоты, которое выделится при сгорании указанной массы спирта:
$Q_с = q_с m_с$,
$Q_с = 2.7 \cdot 10^7 \frac \cdot 0.01 \space кг = 2.7 \cdot 10^5 \space Дж$.
Это же количество теплоты пошло на нагревание воды: $Q_с = Q_в$.
Формула для расчета количества теплоты, необходимого для нагревания воды:
$Q_в = c_в m_в (t_2 – t_1)$.
Масса воды нам неизвестна, поэтому выразим ее через плотность и объем:
$m_в = \rho_в V_в$.
Подставим в формулу:
$Q_в = c_в \rho_в V_в (t_2 – t_1)$.
Выразим отсюда конечную температуру $t_2$, до которой нагреется вода, если ей сообщили количество теплоты $Q_с$, выделившееся при сжигании спирта:
$Q_с = c_в \rho_в V_в t_2 – c_в \rho_в V_в t_1$,
$t_2 = \frac$.
Ответ: $t_2 \approx 52 \degree C$.
Задача №5
При сжигании смеси, состоящей из бурого угля и каменного угля, выделилось количество теплоты, равное $78.2 \space МДж$. Какая масса бурого угля содержалась в смеси, если известно, что она была в 2 раза больше, чем масса каменного? Удельная теплота сгорания бурого угля составляет $1.5 \cdot 10^7 \frac$.
Дано:
$Q = 78.2 \space МДж$
$m_1 = 2m_2$
$q_1 = 1.5 \cdot 10^7 \frac$
$q_2 = 2.7 \cdot 10^7 \frac$
СИ:
$Q = 7.82 \cdot 10^7 \space Дж$
Показать решение и ответ
Решение:
При сгорании бурого угля, содержащегося в смеси, выделилось количество теплоты:
$Q_1 = q_1 m_1$.
При сгорании каменного угля, содержащегося в смеси, выделилось количество теплоты:
$Q_2 = q_2 m_2$.
Эти величины составляют общее количество теплоты $Q$, которое выделяется при сгорании смеси:
$Q = Q_1 +Q_2$.
$Q = q_1 m_1 + q_2 m_2$.
Выразим массу каменного угля через массу бурого и подставим в формулу:
$m_2 = \frac$,
$Q = q_1 m_1 + \frac$.
Выразим отсюда искомую массу бурого угля:
$Q = m_1 \cdot (q_1 + \frac)$,
$m_1 = \frac
Ответ: $m_1 \approx 2.7 \space кг$.
Задача №6
Какой объем природного газа сгорает в газовой горелке кухонной плиты при нагревании $10 \space л$ воды от температуры $10 \degree C$ до температуры $100 \degree C$, если на нагревание воды идет $r = 60 \%$ выделяющейся при сгорании энергии?
При записи условий задачи, обозначим все величины, связанные с водой, нижним индексом “в”, а с природным газом – “г”.
Дано:
$V_в = 10 \space л$
$\rho_в = 1000 \frac$
$t_1 = 10 \degree C$
$t_2 = 100 \degree C$
$c_в = 4200 \frac$
$q_г = 4.4 \cdot 10^7 \frac$
$\rho_г = 0.8 \frac$
$r = 60 \%$
СИ:
$V_в = 10^ \space м^3$
Показать решение и ответ
Решение:
Сначала нам нужно рассчитать количество теплоты, которое необходимо сообщить воде, чтобы нагреть ее от $10 \degree C$ до $100 \degree C$:
$Q_в = c_в m_в (t_2 – t_1)$.
Выразим массу воды через ее плотность и объем:
$m_в = \rho_в V_в$.
Подставим ее в формулу и рассчитаем количество теплоты:
$Q_в = c_в \rho_в V_в (t_2 – t_1)$,
$Q_в = 4200 \frac \cdot 1000 \frac \cdot 10^ \space м^3 \cdot (100 \degree C – 10 \degree C) = 42 \space 000 \frac \cdot 90 \degree C = 3.78 \cdot 10^6 \space Дж$.
Количество теплоты, выделяемой при сгорании природного газа, вычисляется по формуле:
$Q_г = q_г m_г$.
Выразим массу через плотность и объем и подставим в эту формулу:
$m_г = \rho_г V_г$,
$Q_г = q_г \rho_г V_г$.
В условии задача сказано, что на нагревание идет всего $60 \%$ энергии, выделяемой при сгорании газа:
$Q_г \cdot 60 \% = Q_в$.
Подставим сюда выражение для количества теплоты, выделяемого при сгорании природного газа:
$q_г \rho_г V_г \cdot 60 \% = Q_в$.
Выразим отсюда объем природного газа:
$V_г = \frac$.
Ответ: $V_г \approx 0.18 \space м^3$.
Задача №7
Используя графики зависимости количества теплоты, выделяющегося при полном сгорании топлива, от массы топлива (рисунок 1), определите для каких видов топлива построены эти графики, и вычислите количество теплоты, которое выделяется при сгорании $2.2 \space кг$ каждого вида топлива.
Рисунок 1. Графики зависимости количества теплоты, выделяющегося при сгорании топлива, от массы топлива
Для того, чтобы записать условия задачи, давайте получим нужную нам информацию из представленных графиков.
Посмотрим на графики и выберем удобные для нас точки, чтобы соотнести точное количество теплоты и массу топлива. Для графика №1: при массе топлива $5 \space кг$ выделяется $150 \space МДж$ энергии. У графика №2: при массе топлива $3.5 \space кг$ выделяется $50 \space МДж$ энергии.
Для того, чтобы определить вид топлива, нам нужно найти его удельную теплоту сгорания. Значит, их мы и будем искать для ответа на первый вопрос задачи. Теперь можно записать условия задачи.
Дано:
$Q_1 = 150 \space МДж$
$Q_2 = 50 \space МДж$
$m_1 = 5 \space кг$
$m_2 = 3.5 \space кг$
$m = 2.2 \space кг$
СИ:
$Q_1 = 15 \cdot 10^7 \space Дж$
$Q_2 = 5 \cdot 10^7 \space Дж$
Показать решение и ответ
Решение:
Формула для расчета количества теплоты, выделяющегося при сгорании топлива:
$Q = qm$.
Выразим отсюда удельную теплоту сгорания:
$q = \frac$.
Найдем удельную теплоту сгорания для топлива, соответствующего графику №1:
$q_1 = \frac = \frac = 3 \cdot 10^7 \frac$.
Пользуясь таблицей из урока “Энергия топлива. Удельная теплота сгорания”, определяем, что такая величина удельной теплоты сгорания соответствует антрациту.
Рассчитаем, какое количество теплоты выделится при сгорании $2.2 \space кг$ антрацита:
$Q_ = q_1m = 3 \cdot 10^7 \frac \cdot 2.2 \space кг = 6.6 \cdot 10^7 \space Дж = 66 \space МДж$.
Найдем удельную теплоту сгорания для топлива, соответствующего графику №2:
$q_2 = \frac = \frac \approx 1.4 \cdot 10^7 \frac$.
Такая величина удельной теплоты сгорания соответствует торфу.
Рассчитаем, какое количество теплоты выделится при сгорании $2.2 \space кг$ торфа:
$Q_ = q_2m = 1.4 \cdot 10^7 \frac \cdot 2.2 \space кг = 3.08 \cdot 10^7 \space Дж \approx 31 \space МДж$.
Ответ: антрацит, $Q_ = 66 \space МДж$; торф, $Q_ \approx 31 \space МДж$.
Задача №8
Найдите КПД примуса, в котором при нагревании $4 \space л$ воды от $20 \degree C$ до $75 \degree C$ сгорело $50 \space г$ керосина.
Дано:
$V_в = 4 \space л$
$m_к = 50 \space г$
$t_1 = 20 \degree C$
$t_2 = 75 \degree C$
$c_в = 4200 \frac$
$\rho_в = 1000 \frac$
$q_к = 4.6 \cdot 10^7 \frac$
СИ:
$V_в = 4 \cdot 10^ м^3$
$m_к = 0.05 \space кг$
Показать решение и ответ
Решение:
КПД определяется по формуле:
$\eta = \frac \cdot 100\%$.
В нашем случае полезное количество теплоты – это количество теплоты, которое требуется для нагревании воды, а затраченное количество теплоты – это та энергия, которая выделялась при сгорании керосина.
Тогда формула для КПД примет вид:
$\eta = \frac \cdot 100\%$.
Рассчитаем отдельно величины $Q_в$ и $Q_к$.
Количество теплоты, необходимое для нагревания воды:
$Q_в = = c_в m_в (t_2 – t_1)$.
Выразим массу воды через ее плотность и объем: $m_в = \rho_в V_в$.
Подставим ее в формулу и рассчитаем количество теплоты:
$Q_в = c_в \rho_в V_в (t_2 – t_1)$,
$Q_в = 4200 \frac \cdot 1000 \frac \cdot 4 \cdot 10^ \space м^3 \cdot (75 \degree C – 20 \degree C) = 16 \space 800 \frac \cdot 55 \degree C = 924 \space 000 \space Дж = 0.0924 \cdot 10^7 \space Дж$.
Теперь рассчитаем количество теплоты, которое выделится при сгорании керосина:
$Q_к = q_к m_к$,
$Q_к = 4.6 \cdot 10^7 \frac \cdot 0.05 \space кг = 0.23 \cdot 10^7 \space Дж$.
Подставим найденные значения в формулу для расчета КПД:
$\eta = \frac \cdot 100\% \approx 0.402 \cdot 100 \% \approx 40.2 \%$.
Ответ: $\eta \approx 40.2 \%$.
Задача №9
КПД шахтной печи составляет $60 \%$. Сколько надо древесного угля, чтобы нагреть $10 \space 000 \space кг$ чугуна от $20 \degree C$ до $1100 \degree C$?
Дано:
$\eta = 60 \% = 0.6$
$m_ч = 10 \space 000 \space кг$
$c_ч = 540 \frac$
$t_1 = 20 \degree C$
$t_2 = 1100 \degree C$
$q_у = 3.4 \cdot 10^7 \frac$
Показать решение и ответ
Решение:
Формула для КПД шахтной печи:
$\eta = \frac$, где $Q_ч$ – количество теплоты, которое необходимо сообщить чугуну, чтобы нагреть его, $Q_у$ – количество теплоты, которое выделится при сгорании древесного угля неизвестной массы.
Выразим отсюда $Q_у$:
$Q_у = \frac$.
Количество тепла, которое выделится при сгорании древесного угля, определяется по формуле:
$Q_у = q_у m_у$.
Выразим отсюда массу древесного угля:
$m_у = \frac$.
Подставим сюда найденное выражение для $Q_у$:
$m_у = \frac> = \frac$.
Рассчитаем отдельно величинe $Q_ч$.
Количество теплоты, необходимое для нагревания чугуна:
$Q_ч = = c_ч m_ч (t_2 – t_1)$.
Рассчитаем его:
$Q_ч = 540 \frac \cdot 10 \space 000 \space кг \cdot (1100 \degree C – 20 \degree C) = 0.54 \cdot 10^7 \frac \cdot 1080 \degree C = 583.2 \cdot 10^7 \space Дж$.
Теперь мы можем рассчитать необходимую массу древесного угля:
$m_у = \frac> = \frac \approx 286 \space кг$.
Ответ: $m_у \approx 286 \space кг$.
Задача №10
Легковой автомобиль прошел путь, равный $320 \space км$ со средней скоростью $80 \frac$. При этом было израсходовано $20 \space л$ бензина. Определите среднюю мощность автомобиля на этом пути, если только третья часть теплоты, полученной при сгорании топлива, использовалась полезно.
Дано:
$\upsilon_ = 80 \frac$
$s = 320 \space км$
$V = 20 \space л$
$\rho = 710 \frac$
$q = 4.6 \cdot 10^7 \frac$
$\eta = \frac$
СИ:
$\upsilon_ \approx 22.2 \frac$
$s = 320 \space 000 \space м$
$V = 20 \cdot 10^\space м^3$
Показать решение и ответ
Решение:
По определению средняя мощность определяется следующим образом:
$N_ = \frac$.
Время мы моем определить, используя известные среднюю скорость и путь:
$t = \frac< \upsilon_>$.
Тогда полезная работа будет рассчитываться по формуле:
$A = Q \cdot \eta = q \rho V \cdot \eta$.
Рассчитаем ее:
$N_ = \frac \cdot 710 \frac \cdot 20 \cdot 10^ \space м^3 \cdot \frac \cdot 22.2 \frac> \approx \frac \cdot \frac \approx 15 \space 106 \space Вт \approx 15 \space кВт$.
Читайте также: