Часть С Для ответов на задания этой части используйте специальный бланк. Запишите сначала номер задания (С1 и т.д.), а затем запишите полный ответ. С1. Рассчитайте количество теплоты, которое выделится при сжигании 29,1 г сульфида цинка в 33,6 л воздуха (н.у.), если термохимическое уравнение реакции 2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2 + 890 кДж. При расчете объемную долю кислорода в воздухе примите равной 20%.

Решение:

Дано: m(ZnS) = 29,1 г V(воздуха) = 33,6 л ω(O₂) = 20% = 0,2 Найти: Q = ? кДж

1. Найдём количество вещества сульфида цинка (ZnS): Молярная масса ZnS = 65,38 г/моль (Zn) + 32,06 г/моль (S) = 97,44 г/моль. \( \nu(\text{ZnS}) = \frac{m(\text{ZnS})}{M(\text{ZnS})} = \frac{29,1 \text{ г}}{97,44 \text{ г/моль}} \approx 0,2986 \text{ моль} \)
2. Найдём объём кислорода (O₂), который находится в воздухе: \( V(\text{O}_2) = V(\text{воздуха}) \times \omega(\text{O}_2) = 33,6 \text{ л} \times 0,2 = 6,72 \text{ л} \)
3. Найдём количество вещества кислорода (O₂): При нормальных условиях (н.у.) молярный объём любого газа составляет 22,4 л/моль. \( \nu(\text{O}_2) = \frac{V(\text{O}_2)}{V_m} = \frac{6,72 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,3 \text{ моль} \)
4. Определим лимитирующий реагент: По уравнению реакции: 2 моль ZnS реагирует с 3 моль O₂. Следовательно, 0,2986 моль ZnS потребуют: \( \nu(\text{O}_2)_{\text{необх}} = \nu(\text{ZnS}) \times \frac{3}{2} = 0,2986 \text{ моль} \times 1,5 \approx 0,4479 \text{ моль} \). Так как у нас есть только 0,3 моль O₂, кислород является лимитирующим реагентом.
5. Рассчитаем количество теплоты, выделившееся при сжигании: По термохимическому уравнению: 3 моль O₂ выделяют 890 кДж теплоты. Тогда 0,3 моль O₂ выделят: \( Q = \frac{\nu(\text{O}_2) \times 890 \text{ кДж}}{3 \text{ моль}} = \frac{0,3 \text{ моль} \times 890 \text{ кДж}}{3 \text{ моль}} = 0,1 \text{ моль} \times 890 \text{ кДж} = 89 \text{ кДж} \)

Ответ: 89 кДж