СРОЧНО!!!!!!!!!!!
1. Обчислити об`єм вуглекислого газу, що утворився в результаті
згорання природного газу, який містить метан (СН 4 ) масою 8 г. Який об`єм кисню
при цьому витратиться?
2. Який об`єм кисню витратиться на згорання сірки масою 4г? Яка маса
сульфур(IV) оксиду при цьому утвориться?
Ответы
Ответ:
Объяснение:
1.Для згоряння метану необхідно 2 молекули кисню (О2). Молярна маса метану СН4 дорівнює 16 г/моль, тому в 8 г метану міститься 0.5 моль. Тому, для повного згоряння цієї кількості метану, необхідно 1 моль кисню, тобто 32 г. Отже, об'єм кисню, який витратиться, можна обчислити за допомогою закону Гей-Люссака: V = nRT/P, де n - кількість речовини в молях, R - універсальна газова стала, T - температура у Кельвінах, P - тиск. При нормальних умовах (0°C і 1 атм) значення R дорівнює 0.0821 л∙атм/моль∙К. Температуру переведемо в кельвіни: 0°C + 273 = 273 К. Тиск у задачі не вказаний, але припустимо, що він дорівнює нормальному тиску, тобто 1 атм. Тоді V = (1 моль * 0.0821 л∙атм/моль∙К * 273 K) / 1 атм ≈ 22.4 л. Отже, для повного згоряння 8 г метану необхідно 32 г кисню, що має об'єм близько 22.4 л.
2.Для згоряння сірки необхідно 1 молекула кисню (О2). Тому об'єм кисню, який витратиться, можна також обчислити за допомогою закону Гей-Люссака: V = nRT/P, де n = 0.125 моль (маса сірки дорівнює 4 г, молярна маса S дорівнює 32 г/моль, тому в 4 г сірки міститься 0.125 моль), R - універсальна газова стала, T - температура у Кельвінах, P - тиск. При нормальних умовах значення R, T і P такі самі, як у попередньому пункті: 0.0821 л∙атм/моль∙К, 273 К і 1 атм. Тому V = 0.125 м
1. За рівнянням згорання метану:
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O
виділяється 1 моль CO2 на 1 моль CH4, тобто 16 г CO2 на 16 г CH4. Тому, об'єм СО2, що утворився від 8 г CH4, можна обчислити як:
n(CH4) = m(CH4) / M(CH4) = 8 г / 16.04 г/моль = 0.498 моль CH4
Оскільки коефіцієнт стехіометрії для CO2 дорівнює 1, то об'єм СО2, що утворився, можна обчислити з ідеального газового закону:
V(CO2) = n(CO2) * R * T / P
де R - універсальна газова стала (0.0821 латм/(мольК)), T - температура, P - тиск.
За умови стандартного тиску (1 атм) та кімнатної температури (298 К), об'єм CO2 буде:
V(CO2) = n(CO2) * R * T / P = 0.498 моль * 0.0821 латм/(мольК) * 298 К / 1 атм ≈ 12.2 л CO2
Коефіцієнт стехіометрії для О2 дорівнює 2, тому кількість кисню, який витратиться для згорання 8 г CH4, можна обчислити як:
n(O2) = n(CH4) * 2 = 0.998 моль O2
Об'єм кисню можна обчислити за допомогою ідеального газового закону:
V(O2) = n(O2) * R * T / P = 0.998 моль * 0.0821 латм/(мольК) * 298 К / 1 атм ≈ 24.5 л O2
Отже, об'єм вуглекислого газу, що утворився в результаті згорання 8 г природного газу, становить близько 12.2 л, а об'єм кисню, який витратиться, становить близько 24.5 л.
2. Реакція згоряння сірки має вигляд:
S + O2 -> SO2
Для того, щоб згоріло 4 г сірки, потрібно витратити рівномірну масу кисню. Оскільки атомна маса сірки (S) дорівнює близько 32 г/моль, атомна маса кисню (O) дорівнює близько 16 г/моль, то кількість молів кожної речовини можна обчислити як:
n(S) = m(S) / M(S) = 4 г / 32 г/моль = 0.125 моль S
n(O2) = n(S) = 0.125 моль O2
Об'єм кисню можна обчислити за допомогою ідеального газового закону:
V(O2) = n(O2) * R * T / P
де R - універсальна газова стала (0.0821 латм/(мольК)), T - температура, P - тиск.
За умови стандартного тиску (1 атм) та кімнатної температури (298 К), об'єм кисню буде:
V(O2) = n(O2) * R * T / P = 0.125 моль * 0.0821 латм/(мольК) * 298 К / 1 атм ≈ 2.93 л O2
Тепер можна обчислити масу сульфур(IV) оксиду (SO2), що утвориться. За рівнянням реакції згоряння, 1 моль сірки утворює 1 моль сульфур(IV) оксиду. Оскільки кількість молів сірки, що бере участь у реакції, дорівнює 0.125 моль, то кількість молів сульфур(IV) оксиду, що утвориться, також дорівнює 0.125 моль. Молярна маса сульфур(IV) оксиду дорівнює близько 64 г/моль, тому маса, яка утвориться, дорівнює:
m(SO2) = n(SO2) * M(SO2) = 0.125 моль * 64 г/моль = 8 г SO2
Отже, для згорання цієї кількості сірки необхідно також 0,125 моль кисню. Молярний об'єм газу за нормальних умов становить 22,4 л/моль, тому об'єм кисню, що необхідний для згорання, дорівнює:
V = n × Vm = 0,125 моль × 22,4 л/моль ≈ 2,8 л
Далі розглянемо утворення сульфур(IV) оксиду:
S + 2O₂ → SO₂
2SO₂ + O₂ → 2SO₃
За рівнянням реакції, що описує утворення сульфур(IV) оксиду, можна зрозуміти, що для утворення 1 молекули SO₂ необхідно 2 молекули кисню. Отже, для утворення 0,125 моль SO₂ необхідно 0,125 × 2 = 0,25 моль кисню.
Маса сульфур(IV) оксиду, що утвориться, може бути обчислена з використанням молярної маси SO₂, яка дорівнює 64 г/моль. Тоді маса сульфур(IV) оксиду дорівнюватиме:
m = n × M = 0,125 моль × 64 г/моль = 8 г
Отже, при згорянні 4 г сірки утвориться 2,8 л кисню і 8 г сульфур(IV) оксиду