Метан (СН4) и этан (C2H6) используются в качестве топлива. (а) При полном сгорании метана потребовалось 33,6 л (н.у.) кислорода. Вычислите массу и количество (b) Используя закон объемных отношений газов, вычислите объём воздуха, необходимый для сгорания 160л этана.
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O
Из уравнения видно, что для полного сгорания метана требуется два молекулы кислорода для одной молекулы метана.
1 молекула метана (СН4) состоит из 1 атома углерода (C) и 4 атомов водорода (H). 1 атмосферный объем (н.у.) газа составляет 22,4 л.
Поскольку нам дан объем кислорода, мы можем использовать соотношение между объемами газов для определения объема метана, используемого при реакции:
33,6 л O2 x (1 мол O2 / 2 мол CH4) x (22,4 л CH4 / 1 мол CH4) = 374,4 л CH4
Теперь, чтобы вычислить массу метана, мы можем использовать молярную массу метана.
Молярная масса СН4 = 12,01 г/моль (молярная масса углерода) + 4 * 1,01 г/моль (молярная масса водорода) = 16,05 г/моль
Масса метана = 374,4 л CH4 х (16,05 г CH4 / 22,4 л CH4) = 268,29 г
Таким образом, масса метана, используемого при полном сгорании, составляет 268,29 г.
(b) Для решения этой задачи мы можем использовать тот же принцип объемных отношений газов, используя уравнение реакции сгорания этана:
2C2H6 + 7O2 -> 4CO2 + 6H2O
Из уравнения видно, что для полного сгорания этана требуется 7 молекул кислорода для двух молекул этана.
Таким образом, чтобы вычислить объем воздуха, необходимый для сгорания 160 л этана, мы можем использовать следующее соотношение:
160 л C2H6 х (7 мол O2 / 2 мол C2H6) х (22,4 л O2 / 1 мол O2) = 1 792 л O2
Так как воздух состоит примерно на 21% из кислорода, мы можем вычислить объем воздуха, необходимый для сгорания:
Объем воздуха = 1 792 л O2 х (1 мол O2 / 22,4 л O2) / 0,21 ≈ 381,15 л
Таким образом, для сгорания 160 л этана требуется примерно 381,15 л воздуха.