Задача. Визначити об`єм повітря що витрачається на спалювання 69 г етанолу. Який об'єм вуглекислого газу утворився? Об`ємна частка кисню в повітрі становіть 20 %.
Ответы
Відповідь:
Для спалювання 1 моль етанолу необхідно 3 молі кисню. Таким чином, маса кисню, необхідна для спалювання 69 г етанолу, дорівнює:
маса кисню = (3/2) * маса етанолу = (3/2) * 69 г = 103.5 г
Оскільки об'ємна частка кисню в повітрі становить 20%, то об'єм повітря, необхідний для спалювання етанолу масою 69 г, дорівнює:
об'єм повітря = маса кисню / об'ємна частка кисню = 103.5 г / 0.2 = 517.5 л
Об'єм вуглекислого газу, утвореного при спалюванні етанолу, можна знайти згідно з рівнянням реакції спалювання етанолу:
C2H5OH + 3O2 -> 2CO2 + 3H2O
Для кожного моля етанолу, який спалюється, утворюється 2 молі CO2. Тому кількість молей CO2, утворених при спалюванні 69 г етанолу, дорівнює:
маса етанолу = 69 г
молярна маса етанолу = 46 г/моль
кількість молей етанолу = маса етанолу / молярна маса етанолу = 1.5 моль
кількість молей CO2 = 2 * кількість молей етанолу = 3 молі
Тому об'єм CO2, утвореного при спалюванні етанолу, можна знайти згідно з ідеальним газовим законом:
PV = nRT
де P - тиск, V - об'єм, n - кількість молей, R - універсальна газова стала, T - температура.
Припустимо, що утворений CO2 перебуває за стандартних умов (тиск 1 атмосфера, температура 0°C або 273 K). Тоді об'єм CO2 дорівнює:
V = nRT/P = (3 молі) * (0.0821 латм/мольК) * (273 K
C2H5OH + 3O2 -> 2CO2 + 3H2O
За даною реакцією 1 моль етанолу спалюється з 3 молями кисню, тому для спалювання 69 г етанолу необхідно 69 г / 46 г/моль = 1,5 моль етанолу. Оскільки об'ємна частка кисню в повітрі становить 20%, ми можемо визначити об'єм повітря, що витрачається на спалювання етанолу, використовуючи формулу ідеального газу:
V = n * Vm / 0.2
де n - кількість молей кисню, необхідних для спалювання етанолу (n = 1,5 моль), Vm - молярний об'єм газу за нормальних умов (Vm = 24,45 л/моль), 0.2 - об'ємна частка кисню в повітрі.
Отже, V = 1.5 моль * 24.45 л/моль / 0.2 = 183.38 л повітря витрачається на спалювання 69 г етанолу.
Щоб визначити об'єм вуглекислого газу, утвореного під час реакції, ми використовуємо коефіцієнт стехіометрії з рівняння реакції. Згідно з рівнянням, 1 моль етанолу утворює 2 моля CO2, тому 1,5 моля етанолу утворюють 3 моля CO2. Використовуючи знову формулу ідеального газу, ми можемо визначити об'єм вуглекислого газу:
V = n * Vm
де n - кількість молей вуглекислого газу (n = 3 моля), Vm - молярний об'єм газу за нормальних умов (Vm = 24,45 л/моль).
Отже, V = 3 моль * 24,45 л/моль = 73,35 л вуглекислого газу утворилось під час спалювання