Номер 19, страница 189 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

6.19. Рассчитайте объём кислорода (н. у.), необходимого для полного сжигания 25 г полипропилена.

Дано:

Масса полипропилена, $m((-\text{C}_3\text{H}_6-)_n) = 25 \text{ г}$
Условия: нормальные (н. у.)

Найти:

Объём кислорода $V(\text{O}_2)$ — ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции полного сгорания полипропилена. Полипропилен является полимером, его формула $(-\text{C}_3\text{H}_6-)_n$. Для стехиометрических расчетов можно использовать формулу мономерного звена $\text{C}_3\text{H}_6$, так как соотношение атомов в полимере такое же. При полном сгорании углеводородов образуются углекислый газ ($\text{CO}_2$) и вода ($\text{H}_2\text{O}$).

Сначала составим схему реакции: $$\text{C}_3\text{H}_6 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$$ Теперь уравняем её, расставив коэффициенты: $$2\text{C}_3\text{H}_6 + 9\text{O}_2 \rightarrow 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O}$$ Из уравнения видно, что на 2 моль мономерных звеньев полипропилена требуется 9 моль кислорода.

2. Рассчитаем молярную массу мономерного звена полипропилена ($\text{C}_3\text{H}_6$). Используем относительные атомные массы элементов из Периодической таблицы: $Ar(\text{C}) \approx 12$, $Ar(\text{H}) \approx 1$. $$M(\text{C}_3\text{H}_6) = 3 \cdot Ar(\text{C}) + 6 \cdot Ar(\text{H}) = 3 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 36 + 6 = 42 \text{ г/моль}$$

3. Найдем количество вещества (число молей) мономерных звеньев $\text{C}_3\text{H}_6$ в 25 г полипропилена. $$n(\text{C}_3\text{H}_6) = \frac{m(\text{C}_3\text{H}_6)}{M(\text{C}_3\text{H}_6)} = \frac{25 \text{ г}}{42 \text{ г/моль}} \text{ моль}$$ Для точности оставим значение в виде дроби.

4. По уравнению реакции определим количество вещества кислорода, которое потребуется для сжигания. Составим пропорцию на основе стехиометрических коэффициентов: $$n(\text{O}_2) = n(\text{C}_3\text{H}_6) \cdot \frac{9}{2} = \frac{25}{42} \cdot \frac{9}{2} = \frac{225}{84} = \frac{75}{28} \text{ моль}$$

5. Рассчитаем объём кислорода при нормальных условиях (н. у.). При нормальных условиях (температура 0 °C и давление 1 атм) молярный объём любого идеального газа $V_m$ равен 22.4 л/моль. $$V(\text{O}_2) = n(\text{O}_2) \cdot V_m = \frac{75}{28} \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль}$$ $$V(\text{O}_2) = \frac{75 \cdot 22.4}{28} = \frac{1680}{28} = 60 \text{ л}$$

Ответ: для полного сжигания 25 г полипропилена необходим кислород объёмом 60 л (при н. у.).