Номер 4, страница 183 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 8. Первоначальные представления об органических веществах. Параграф 52. Предельные (насыщенные) углеводороды. Подумай, ответь, выполни... - номер 4, страница 183.

Условие.

4. Вычислите объёмы кислорода и воздуха, которые потребуются для полного сжигания 150 $\text{дм}^3$ природного газа, содержащего 94 % метана (н. у.). Содержание кислорода (по объёму) в воздухе примерно равно 20 %.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V_{прир. газа} = 150 \text{ дм}^3$

$\phi(CH_4) = 94\% = 0.94$

$\phi(O_2 \text{ в воздухе}) = 20\% = 0.20$

Все объёмы измерены при нормальных условиях (н. у.).

$V_{прир. газа} = 150 \text{ дм}^3 = 0.15 \text{ м}^3$

Найти:

$V(O_2) - ?$

$V_{воздуха} - ?$

Решение:

1. Природный газ является смесью, в которой основным горючим компонентом является метан ($CH_4$). Вычислим объём чистого метана в заданном объёме природного газа, предполагая, что остальные компоненты не горят.

$V(CH_4) = V_{прир. газа} \times \phi(CH_4)$

$V(CH_4) = 150 \text{ дм}^3 \times 0.94 = 141 \text{ дм}^3$

2. Запишем уравнение реакции полного сгорания метана в кислороде:

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

3. Согласно закону объёмных отношений Гей-Люссака, для газов, находящихся в одинаковых условиях (в данном случае н. у.), соотношение их объёмов равно соотношению их стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции.

Из уравнения реакции следует, что на сжигание 1 объёма метана требуется 2 объёма кислорода. Следовательно, соотношение объёмов метана и кислорода составляет:

$\frac{V(CH_4)}{1} = \frac{V(O_2)}{2}$

4. Найдём объём кислорода, необходимый для сжигания 141 дм³ метана:

$V(O_2) = 2 \times V(CH_4) = 2 \times 141 \text{ дм}^3 = 282 \text{ дм}^3$

5. Теперь вычислим объём воздуха, который содержит 282 дм³ кислорода. Объёмная доля кислорода в воздухе составляет 20%.

$V(O_2) = V_{воздуха} \times \phi(O_2)$

Отсюда находим объём воздуха:

$V_{воздуха} = \frac{V(O_2)}{\phi(O_2)} = \frac{282 \text{ дм}^3}{0.20} = 1410 \text{ дм}^3$

Ответ: для полного сжигания потребуется 282 дм³ кислорода и 1410 дм³ воздуха.