Номер 24, страница 116 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 11. Первоначальные представления об органических веществах - номер 24, страница 116.

Условие.

24. При сжигании порции метанола образовался углекислый газ объёмом 10 л (н. у.). Рассчитайте объёмы кислорода и воздуха, затраченные в процессе горения.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Объём углекислого газа, $V(CO_2) = 10$ л (н. у.)
Объёмная доля кислорода в воздухе, $\phi(O_2) = 21\% = 0.21$

Найти:

Объём кислорода, $V(O_2)$ - ?
Объём воздуха, $V(воздуха)$ - ?

Решение:

Сначала запишем сбалансированное уравнение реакции полного сгорания метанола ($CH_3OH$) в кислороде ($O_2$):

$2CH_3OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 4H_2O$

Из уравнения реакции следует, что стехиометрические коэффициенты перед газообразными веществами (кислородом и углекислым газом) соотносятся как 3 к 2.

Согласно закону объёмных отношений Гей-Люссака, при одинаковых условиях температуры и давления объёмы вступающих в реакцию и образующихся газов относятся как их стехиометрические коэффициенты. Так как объёмы даны при нормальных условиях (н. у.), мы можем составить пропорцию для объёмов кислорода и углекислого газа:

$\frac{V(O_2)}{V(CO_2)} = \frac{3}{2}$

Отсюда находим объём кислорода, который был затрачен на реакцию:

$V(O_2) = \frac{3}{2} \cdot V(CO_2) = 1.5 \cdot 10 \text{ л} = 15 \text{ л}$

Далее рассчитаем объём воздуха. Воздух — это смесь газов, в которой объёмная доля кислорода ($\phi(O_2)$) составляет приблизительно 21% или 0.21. Объём воздуха можно найти, разделив объём чистого кислорода на его объёмную долю в воздухе:

$V(воздуха) = \frac{V(O_2)}{\phi(O_2)}$

Подставим известные значения и вычислим:

$V(воздуха) = \frac{15 \text{ л}}{0.21} \approx 71.43 \text{ л}$

Ответ: объём кислорода, затраченный в процессе горения, равен 15 л; объём воздуха — примерно 71.43 л.