Номер 3, страница 41 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Рассчитайте объем (н. у.) воздуха, необходимый для полного сгорания 20 л (н. у.) бутана.

Ответ: 650 л.

Дано:

$V(C₄H₁₀) = 20 \text{ л}$ (н. у.)

Объемная доля кислорода в воздухе $\phi(O₂) \approx 20\% \text{ или } 0,2$

Найти:

$V(\text{воздуха}) - ?$

Решение:

1. Для решения задачи необходимо составить уравнение химической реакции полного сгорания бутана ($C₄H₁₀$). При полном сгорании органических веществ, состоящих из углерода и водорода, продуктами реакции являются углекислый газ ($CO₂$) и вода ($H₂O$).

2. Запишем и сбалансируем уравнение реакции:

$2C₄H₁₀ + 13O₂ \rightarrow 8CO₂ + 10H₂O$

Это уравнение показывает, что для полного сгорания 2 моль газообразного бутана требуется 13 моль газообразного кислорода.

3. Согласно закону Авогадро, при одинаковых условиях (температуре и давлении) объемы реагирующих газов относятся друг к другу как их стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции. Так как и бутан, и воздух взяты при нормальных условиях (н. у.), мы можем использовать соотношение объемов.

Из уравнения реакции следует, что:

$\frac{V(C₄H₁₀)}{V(O₂)} = \frac{2}{13}$

4. Рассчитаем объем кислорода ($O₂$), необходимый для полного сгорания 20 л бутана:

$V(O₂) = V(C₄H₁₀) \cdot \frac{13}{2}$

$V(O₂) = 20 \text{ л} \cdot \frac{13}{2} = 130 \text{ л}$

5. Воздух представляет собой смесь газов, в которой объемная доля кислорода составляет примерно 21%. Однако в школьных задачах для упрощения расчетов часто принимают, что объемная доля кислорода в воздухе равна 20% (или 1/5). Используем это допущение, так как оно приводит к ответу, указанному в условии.

Чтобы найти объем воздуха, зная объем необходимого кислорода, нужно разделить объем кислорода на его объемную долю в воздухе:

$V(\text{воздуха}) = \frac{V(O₂)}{\phi(O₂)}$

$V(\text{воздуха}) = \frac{130 \text{ л}}{0,2} = 650 \text{ л}$

Ответ: 650 л.