1) Розрахувати об’єм ацетилену, якщо на його згорання витратили 2,5 л кисню.
2) Розрахувати об’єм кисню, який необхідний для повного згорання суміші з 20л метану та 10л етану.
Ответы
Объяснение:
1) Для розрахунку об'єму ацетилену, який згорів, необхідно знати співвідношення між об'ємом кисню і об'ємом ацетилену, яке залежить від реакційної рівноваги.
Реакція згоряння ацетилену у кисні має наступний рівняння:
C2H2 + 2.5O2 → 2CO2 + H2O
Згідно з цим рівнянням, для згорання 1 моль ацетилену необхідно 2,5 моля кисню. За умови, що на згоряння витратили 2,5 л кисню, можна припустити, що було витрачено моль кисню, яка дорівнює об'єму в літрах (за нормальних умов, тобто 0°C та 1 атм).
Отже, моль кисню, який було витрачено, можна визначити за допомогою загального газового закону:
PV = nRT
де P - тиск газу, V - його об'єм, n - кількість речовини в молях, R - універсальна газова стала, T - температура.
За нормальних умов тиск та температура дорівнюють 1 атм та 273 K відповідно, а значить, можна записати:
V(O2) = n(O2) * (RT/P) = n(O2) * (273 K * 1 atm / 22.4 L/mol) = n(O2) * 12.1875 L/mol
Тому моль кисню, який було витрачено, можна визначити за формулою:
n(O2) = V(O2) / 12.1875
Тепер можна визначити кількість молей ацетилену, який згорів, використовуючи відношення з рівняння реакції:
n(C2H2) = n(O2) / 2.5
Об'єм ацетилену, який згорів, можна визначити за допомогою загального газового закону, використовуючи кількість молей ацетилену та умови нормальних умов: V(C2H2) = n(C2H2)
2)Рівняння повного згоряння метану (CH4) та етану (C2H6) з киснем (O2) мають вигляд:
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O
C2H6 + 3.5O2 -> 2CO2 + 3H2O
Згідно цих рівнянь, для повного згоряння 1 моль метану необхідно 2 моля кисню, а для повного згоряння 1 моль етану необхідно 3.5 моля кисню. Отже, щоб розрахувати об’єм кисню, необхідного для повного згоряння 20 л метану та 10 л етану, потрібно спочатку визначити кількість молів кожного з газів.
Для метану:
V = 20 л
n = V / Vm, де Vm - об’єм молярного газу за нормальних умов (STP), який дорівнює 22.4 л/моль
n = 20 л / 22.4 л/моль = 0.893 моль
Для етану:
V = 10 л
n = V / Vm
n = 10 л / 22.4 л/моль = 0.446 моль
Тепер можна визначити об’єм кисню, необхідного для повного згоряння:
Для метану:
1 моль CH4 потребує 2 моль O2
0.893 моль CH4 потребує 2 x 0.893 моль O2 = 1.786 моль O2
V(O2) = n(O2) x Vm = 1.786 моль x 22.4 л/моль = 39.98 л
Для етану:
1 моль C2H6 потребує 3.5 моль O2
0.446 моль C2H6 потребує 3.5 x 0.446 моль O2 = 1.561 моль O2
V(O2) = n(O2) x Vm = 1.561 моль x 22.4 л/моль = 34.95 л
Отже, для повного згоряння 20 л метану та 10 л етану потрібно 39.98 л + 34.95 л = 74.93 л кисню.