Номер 8, страница 174 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

8. Продуктами горения метана $CH_4$ являются вода и углекислый газ. Определите химическое количество, массу и объем (н. у.) углекислого газа, образующегося из метана объемом $44,8 \text{ дм}^3$ (н. у.). Почему эта реакция считается одной из «виновных» в глобальном изменении климата? Найдите соответствующую информацию в Интернете.

Определите химическое количество, массу и объем (н. у.) углекислого газа, образующегося из метана объемом 44,8 дм³ (н. у.).

Дано:

$V(\text{CH}_4) = 44,8 \text{ дм}^3$ (н. у.)

Перевод данных в систему СИ:

$V(\text{CH}_4) = 44,8 \text{ дм}^3 = 44,8 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3 = 0,0448 \text{ м}^3$

Найти:

$n(\text{CO}_2) - ?$
$m(\text{CO}_2) - ?$
$V(\text{CO}_2) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции горения метана:

$\text{CH}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$

2. Найдем химическое количество (количество вещества) метана $CH_4$. При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа $V_m$ составляет $22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$.

$n(\text{CH}_4) = \frac{V(\text{CH}_4)}{V_m} = \frac{44,8 \text{ дм}^3}{22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}} = 2 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции видно, что из 1 моль метана образуется 1 моль углекислого газа. Стехиометрическое соотношение $n(\text{CH}_4) : n(\text{CO}_2) = 1 : 1$. Следовательно, количество вещества углекислого газа равно количеству вещества метана:

$n(\text{CO}_2) = n(\text{CH}_4) = 2 \text{ моль}$

4. Зная химическое количество углекислого газа, найдем его объем при нормальных условиях:

$V(\text{CO}_2) = n(\text{CO}_2) \cdot V_m = 2 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль} = 44,8 \text{ дм}^3$

5. Для нахождения массы $CO_2$ сначала рассчитаем его молярную массу $M(\text{CO}_2)$, используя относительные атомные массы элементов из Периодической системы: $Ar(\text{C}) \approx 12$, $Ar(\text{O}) \approx 16$.

$M(\text{CO}_2) = Ar(\text{C}) + 2 \cdot Ar(\text{O}) = 12 + 2 \cdot 16 = 44 \text{ г/моль}$

Теперь вычислим массу углекислого газа:

$m(\text{CO}_2) = n(\text{CO}_2) \cdot M(\text{CO}_2) = 2 \text{ моль} \cdot 44 \text{ г/моль} = 88 \text{ г}$

Ответ: химическое количество углекислого газа $n(\text{CO}_2) = 2 \text{ моль}$; масса $m(\text{CO}_2) = 88 \text{ г}$; объем $V(\text{CO}_2) = 44,8 \text{ дм}^3$.

Почему эта реакция считается одной из «виновных» в глобальном изменении климата?

Эта реакция, горение метана, является одним из ключевых процессов, способствующих глобальному изменению климата, поскольку её главным продуктом является углекислый газ ($CO_2$) — основной парниковый газ.

Парниковый эффект: Углекислый газ в атмосфере работает как стекло в теплице — он пропускает солнечное тепло к Земле, но задерживает тепло, идущее от её поверхности. Это естественное явление поддерживает на планете пригодную для жизни температуру.

Антропогенный фактор: Сжигание ископаемого топлива, включая метан (природный газ), в огромных количествах для производства энергии, в промышленности и на транспорте приводит к выбросу колоссального объёма $CO_2$ в атмосферу. Это нарушает природный баланс, увеличивая концентрацию парниковых газов. В результате атмосфера задерживает всё больше тепла, что ведёт к повышению средней температуры на планете — глобальному потеплению.

Важно отметить, что и сам метан ($CH_4$) — очень мощный парниковый газ. Однако $CO_2$ вносит больший вклад в долгосрочное изменение климата из-за огромных объемов его выбросов и способности оставаться в атмосфере на протяжении сотен лет.

Ответ: Реакция горения метана является крупным источником углекислого газа ($CO_2$), накопление которого в атмосфере усиливает парниковый эффект, что приводит к глобальному потеплению и изменению климата.