Сколько грамм оксида фосфора (V) образовалось в реакции горения, если при этом выделилось 54,18 кДж теплоты?

Чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать уравнение реакции горения оксида фосфора (V) и произвести несколько простых вычислений.

Уравнение реакции горения оксида фосфора (V) выглядит следующим образом:

\[ P_4O_{10} + 6O_2 \rightarrow 4H_3PO_4 \tag{1} \]

Из уравнения видно, что одна молекула оксида фосфора (V) реагирует с 6 молекулами кислорода и образует 4 молекулы фосфорной кислоты.

Теплота реакции, выделенная при горении, равна -54,18 кДж. Знак минус означает, что теплота выделяется в окружающую среду.

Теплота реакции, выраженная в джоулях, может быть вычислена по формуле:

\[ q = n \cdot \Delta H \tag{2} \]

Где \( q \) - теплота реакции, \( n \) - количество вещества реагирующего вещества в молях и \( \Delta H \) - энтальпия реакции.

Для решения задачи нам нужно выразить количество вещества оксида фосфора (V) через теплоту реакции. Для это воспользуемся уравнениями (1) и (2).

Согласно уравнению (1), каждая молекула оксида фосфора (V) реагирует с 6 молекулами кислорода. Таким образом, соотношение количества вещества оксида фосфора (V) и кислорода будет следующим:

\[ \frac{n_{P_4O_{10}}}{n_{O_2}} = \frac{1}{6} \tag{3} \]

Мы также знаем, что количество вещества кислорода будет равно количеству вещества фосфорной кислоты, т.к. каждая молекула фосфорной кислоты образуется из одной молекулы кислорода:

\[ n_{O_2} = n_{H_3PO_4} \tag{4} \]

Теперь мы можем выразить количество вещества оксида фосфора (V) через теплоту реакции. Подставляя уравнения (3) и (4) в уравнение (2), получим:

\[ q = n_{P_4O_{10}} \cdot \Delta H \cdot 6 \tag{5} \]

Теплота реакции \( \Delta H \) равна -54,18 кДж или -54180 Дж.

Подставляя полученные значения в уравнение (5), мы можем выразить количество вещества оксида фосфора (V):

\[ n_{P_4O_{10}} = \frac{q}{\Delta H \cdot 6} \]

\[ n_{P_4O_{10}} = \frac{-54180 \, \text{Дж}}{-54180 \, \text{Дж/моль} \cdot 6} \]

Вычисляя это выражение, получаем:

\[ n_{P_4O_{10}} = 0,16667 \, \text{моль} \]

Чтобы найти массу оксида фосфора (V), нам нужно знать его молярную массу. Тщательно подсчитать атомарные массы фосфора и кислорода и сложить:

\[ M_{P_4O_{10}} = 123,9 \, \text{г/моль} \]

Теперь, зная количество вещества оксида фосфора (V) в молях, мы можем вычислить его массу:

\[ m_{P_4O_{10}} = n_{P_4O_{10}} \cdot M_{P_4O_{10}} \]

\[ m_{P_4O_{10}} = 0,16667 \, \text{моль} \cdot 123,9 \, \text{г/моль} \]

Вычисляя это выражение, получаем:

\[ m_{P_4O_{10}} = 20,65 \, \text{г} \]

Таким образом, в реакции горения образуется 20,65 г оксида фосфора (V).