Типовая задача «В10» на определение объема паров воды, образовавшихся при взаимодействии водорода и кислорода

 

На протяжении нескольких лет во многих вариантах раздела «В10» встречалась следующая задача, требующая некоторых пояснений.
Задача 1.
Объем паров воды, образовавшихся при взаимодействии 3 л Н2 и 2 л О2, равен ... л (запишите число с точностью до целых).
На первый взгляд, данная задача ничем не отличается от задачи про горение этана.  Но при реакции водорода с кислородом образуется вода.
2 + О2 = 2Н2О
При условиях проведения реакции, когда выделяется большое количество теплоты и температура довольно высока, вода действительно находится в газообразном состоянии. Но условия (давление и температура), в которых она находится в момент образования, отличаются от условий, при которых измерены объемы исходных веществ. Поэтому для вычисления объема с использованием закона объемных отношений воду необходимо привести к условиям измерения объемов Н2 и О2, а это может послужить причиной ее конденсации.
Решая данную задачу в условиях экзамена, необходимо считать, что исходные объемы Н2 и О2 измерены в таких условиях, в которых вода находится в газообразном состоянии и после реакции всю систему вновь приводят к исходным условиям. Только при таком предположении можно вести расчет по закону объемных отношений.
Применительно к величинам объемов Н2 и О2, указанным в условии, задача решается следующим образом.

1. Определяем, какое из исходных веществ дано в недостатке. Так как и водород, и кислород являются газами, для них применим закон объемных отношений

Согласно уравнению реакции

Следовательно, для полного расходования обоих газов объем кислорода должен быть в 2 раза меньше объема водорода.
По условию задачи

Следовательно, водород дан в недостатке. По нему ведем дальнейший расчет.

2. Считая, что вся вода находится в газообразном состоянии при тех же условиях, что и исходные газы, находим ее объем.
Вновь используем закон объемных отношений:

Ответ: V(H2O(газ)  = 3л.