Номер 4.47, страница 65, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

4.47. Определите объем оксида углерода(IV) (н. у.), который может выделиться при сжигании 2 $м^3$ смеси газов этана и пропана, если этана в этой смеси 20%.

Дано:

$V_{смеси} = 2 \text{ м}^3$
$\phi(C_2H_6) = 20\% = 0.2$
$\phi(C_3H_8) = 100\% - 20\% = 80\% = 0.8$
Условия нормальные (н. у.)

Найти:

$V(CO_2) - ?$

Решение:

1. Найдем объемы этана ($C_2H_6$) и пропана ($C_3H_8$) в смеси. Объемная доля газа в смеси равна отношению его объема к общему объему смеси.

Объем этана: $V(C_2H_6) = V_{смеси} \times \phi(C_2H_6) = 2 \text{ м}^3 \times 0.2 = 0.4 \text{ м}^3$

Объем пропана: $V(C_3H_8) = V_{смеси} \times \phi(C_3H_8) = 2 \text{ м}^3 \times 0.8 = 1.6 \text{ м}^3$

2. Запишем уравнения реакций горения этана и пропана. При сгорании углеводородов образуются оксид углерода(IV) ($CO_2$) и вода ($H_2O$).

Реакция горения этана: $2C_2H_6 + 7O_2 \rightarrow 4CO_2 + 6H_2O$

Реакция горения пропана: $C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O$

3. Рассчитаем объем оксида углерода(IV), который выделится при сгорании каждого из газов. Согласно закону объемных отношений Гей-Люссака, объемы вступающих в реакцию и образующихся газов относятся друг к другу как их стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции (при одинаковых условиях).

Из уравнения горения этана следует, что из 2 объемов этана образуется 4 объема $CO_2$. Следовательно, объем $CO_2$ будет в 2 раза больше объема сгоревшего этана.
$V_1(CO_2) = 2 \times V(C_2H_6) = 2 \times 0.4 \text{ м}^3 = 0.8 \text{ м}^3$

Из уравнения горения пропана следует, что из 1 объема пропана образуется 3 объема $CO_2$. Следовательно, объем $CO_2$ будет в 3 раза больше объема сгоревшего пропана.
$V_2(CO_2) = 3 \times V(C_3H_8) = 3 \times 1.6 \text{ м}^3 = 4.8 \text{ м}^3$

4. Найдем общий объем выделившегося оксида углерода(IV), сложив объемы, полученные в каждой реакции.
$V_{общ}(CO_2) = V_1(CO_2) + V_2(CO_2) = 0.8 \text{ м}^3 + 4.8 \text{ м}^3 = 5.6 \text{ м}^3$

Ответ: объем оксида углерода(IV), который выделится при сжигании смеси, составляет 5.6 м³.