Номер 1.37, страница 9, часть I - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

1.37. Для сжигания 1 моль метана требуется 2 моль кислорода. Какая масса кислорода и какое количество вещества воздуха необходимы для осуществления этой реакции?

Дано:

$n(CH_4) = 1 \text{ моль}$

$n(O_2) = 2 \text{ моль}$ (необходимое для сжигания 1 моль $CH_4$)

Молярная доля кислорода в воздухе, $\phi(O_2) \approx 0.21$ (справочное значение)

Найти:

$m(O_2)$ — ?

$n(\text{воздуха})$ — ?

Решение:

Уравнение реакции полного сгорания метана в кислороде:

$CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$

Согласно уравнению, на сжигание 1 моль метана расходуется 2 моль кислорода, что совпадает с условием задачи.

Масса кислорода

Для нахождения массы кислорода воспользуемся формулой, связывающей массу ($m$), количество вещества ($n$) и молярную массу ($M$):

$m = n \cdot M$

Молярная масса молекулярного кислорода ($O_2$) равна удвоенной молярной массе атомарного кислорода ($M(O) \approx 16 \text{ г/моль}$):

$M(O_2) = 2 \cdot 16 \text{ г/моль} = 32 \text{ г/моль}$

Теперь вычислим массу кислорода, необходимую для реакции:

$m(O_2) = n(O_2) \cdot M(O_2) = 2 \text{ моль} \cdot 32 \text{ г/моль} = 64 \text{ г}$

Ответ: масса необходимого кислорода составляет 64 г.

Количество вещества воздуха

Кислород для сжигания берется из воздуха. Воздух — это газовая смесь, в которой молярная (и объемная) доля кислорода составляет примерно 21%.

$\phi(O_2) = \frac{n(O_2)}{n(\text{воздуха})} \approx 0.21$

Из этой формулы выразим искомое количество вещества воздуха:

$n(\text{воздуха}) = \frac{n(O_2)}{\phi(O_2)}$

Подставим числовые значения:

$n(\text{воздуха}) = \frac{2 \text{ моль}}{0.21} \approx 9.524 \text{ моль}$

Округляя результат до сотых, получаем 9.52 моль.

Ответ: количество вещества необходимого воздуха составляет примерно 9.52 моль.