Номер 5, страница 210 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 5. В лабораторных спиртовках этиловый спирт сгорает с выделением $CO_2$ и $H_2O$. Вычислите объем $CO_2$, который накопился в химическом кабинете объемом $288 \text{ м}^3$, если на каждом из 18 столов за время работы учеников сгорает $2,3 \text{ г}$ спирта. Рассчитайтеобъемную долю $CO_2$ и поясните, окажет ли он влияние на самочувствие учащихся, работающих в кабинете, если учесть, что объемная доля $CO_2$ в атмосферном воздухе составляет $0,03\%$. Если же его содержание превышает $4\%$, то происходит раздражение дыхательныхпутей, возникают шум в ушах и головная боль.

Ответ: $0,007\%$, не окажет.

Дано:

Объем химического кабинета $V_{каб} = 288~м^3$

Количество столов $N = 18$

Масса сгоревшего спирта на каждом столе $m_{1} = 2,3~г$

Начальная объемная доля $CO_2$ в воздухе $\phi_{нач}(CO_2) = 0,03\%$

Пороговая объемная доля $CO_2$ для недомогания $\phi_{вред}(CO_2) = 4\%$

Молярный объем газа (н.у.) $V_m = 22,4~л/моль$

Найти:

$V_{выдел}(CO_2)$ — ?

$\phi_{конеч}(CO_2)$ — ?

Вывод о влиянии на самочувствие — ?

Решение:

1. Вычисление объема CO₂, который накопился в кабинете

Сначала составим уравнение реакции горения этилового спирта ($C_2H_5OH$):

$C_2H_5OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 3H_2O$

Далее рассчитаем общую массу сгоревшего спирта на всех столах:

$m_{общ}(C_2H_5OH) = N \cdot m_1 = 18 \cdot 2,3~г = 41,4~г$

Вычислим молярную массу этилового спирта:

$M(C_2H_5OH) = 2 \cdot Ar(C) + 6 \cdot Ar(H) + 1 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 16 = 46~г/моль$

Найдем количество вещества (в молях) сгоревшего спирта:

$n(C_2H_5OH) = \frac{m_{общ}(C_2H_5OH)}{M(C_2H_5OH)} = \frac{41,4~г}{46~г/моль} = 0,9~моль$

По уравнению реакции определим количество вещества выделившегося $CO_2$. Стехиометрическое соотношение $n(C_2H_5OH) : n(CO_2) = 1 : 2$.

$n(CO_2) = 2 \cdot n(C_2H_5OH) = 2 \cdot 0,9~моль = 1,8~моль$

Найдем объем выделившегося углекислого газа, используя молярный объем газов при нормальных условиях ($V_m = 22,4~л/моль$):

$V_{выдел}(CO_2) = n(CO_2) \cdot V_m = 1,8~моль \cdot 22,4~л/моль = 40,32~л$

Для дальнейших расчетов переведем объем в кубические метры ($1~м^3 = 1000~л$):

$V_{выдел}(CO_2) = 40,32~л = 0,04032~м^3$

Ответ: Объем $CO_2$, который накопился в химическом кабинете, составляет $0,04032~м^3$.

2. Расчет объемной доли CO₂ и пояснение о влиянии на самочувствие

Рассчитаем, на сколько увеличилась объемная доля $CO_2$ в воздухе кабинета за счет горения спирта. Объемная доля ($\phi$) — это отношение объема компонента к общему объему смеси.

$\phi_{добав}(CO_2) = \frac{V_{выдел}(CO_2)}{V_{каб}} = \frac{0,04032~м^3}{288~м^3} = 0,00014$

Выразим это значение в процентах:

$\phi_{добав}(CO_2) = 0,00014 \cdot 100\% = 0,014\%$

Рассчитаем итоговую объемную долю $CO_2$ в кабинете, сложив начальную и добавочную:

$\phi_{конеч}(CO_2) = \phi_{нач}(CO_2) + \phi_{добав}(CO_2) = 0,03\% + 0,014\% = 0,044\%$

Теперь сравним полученное значение с пороговой концентрацией ($4\%$), при превышении которой наступает ухудшение самочувствия:

$0,044\% \ll 4\%$

Итоговая концентрация углекислого газа очень мала и более чем в 90 раз ниже опасного порога. Увеличение концентрации по сравнению с фоновой также незначительно.

Ответ: Итоговая объемная доля $CO_2$ в кабинете составит $0,044\%$. Такое содержание $CO_2$ не окажет влияния на самочувствие учащихся.