Номер 12, страница 115 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

11. Первоначальные представления об органических веществах. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 12, страница 115.

Условие.

12. Какой объём воздуха необходим для полного сгорания 6,4 л этилена (н. у.)?

Решение.

Решение 2.

Дано:

Объем этилена, $V(C_2H_4) = 6,4 \text{ л}$
Условия: нормальные (н. у.)
Объемная доля кислорода в воздухе, $\phi(O_2) = 21\% \text{ или } 0,21$

В данном случае перевод в СИ не требуется, так как все расчеты проводятся с объемами в литрах, и ответ также требуется в литрах.

Найти:

Объем воздуха, $V(воздуха) - ?$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение реакции полного сгорания этилена ($C_2H_4$). При полном сгорании органических веществ, содержащих углерод и водород, образуются углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$). Реакция протекает с участием кислорода ($O_2$), который является компонентом воздуха.

Несбалансированное уравнение: $C_2H_4 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$

Уравняем реакцию, расставив стехиометрические коэффициенты.

• Уравниваем атомы углерода (C): $C_2H_4 + O_2 \rightarrow 2CO_2 + H_2O$
• Уравниваем атомы водорода (H): $C_2H_4 + O_2 \rightarrow 2CO_2 + 2H_2O$
• Уравниваем атомы кислорода (O): в правой части $2 \cdot 2 + 2 \cdot 1 = 6$ атомов O. Значит, в левой части необходимо 3 молекулы $O_2$.

Сбалансированное уравнение реакции: $C_2H_4 + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 2H_2O$

2. Так как все вещества в реакции (кроме воды в н.у.) являются газами, мы можем использовать закон объемных отношений Гей-Люссака. Согласно этому закону, объемы реагирующих и образующихся газов при одинаковых условиях относятся друг к другу как их стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции.

Из уравнения видно, что на сгорание 1 объема этилена требуется 3 объема кислорода. $\frac{V(C_2H_4)}{1} = \frac{V(O_2)}{3}$

3. Рассчитаем объем кислорода, необходимый для сжигания 6,4 л этилена: $V(O_2) = 3 \cdot V(C_2H_4) = 3 \cdot 6,4 \text{ л} = 19,2 \text{ л}$

4. Воздух — это газовая смесь. Объемная доля кислорода в воздухе составляет приблизительно 21% (или 0,21). Чтобы найти общий объем воздуха, содержащий необходимый объем кислорода, нужно разделить объем кислорода на его долю в воздухе.

$V(воздуха) = \frac{V(O_2)}{\phi(O_2)}$
$V(воздуха) = \frac{19,2 \text{ л}}{0,21} \approx 91,43 \text{ л}$

Ответ: для полного сгорания 6,4 л этилена необходимо примерно 91,43 л воздуха.