Номер 6, страница 81 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

6. Рассчитайте объем (н. у.) воздуха, который потребуется для сжигания метана $CH_4$ химическим количеством 2 моль. Объемная доля кислорода в воздухе составляет 21 %.

Дано:

$n(CH_4) = 2 \text{ моль}$

$\phi(O_2) = 21 \% = 0.21$

Условия: нормальные (н. у.)

Молярный объем газа при н. у. $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$

Найти:

$V(\text{воздуха}) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции полного сгорания метана в кислороде:

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

2. Из уравнения реакции следует, что на сжигание 1 моль метана расходуется 2 моль кислорода. Рассчитаем химическое количество кислорода, необходимое для сжигания 2 моль метана, исходя из стехиометрического соотношения:

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

Отсюда, количество вещества кислорода:

$n(O_2) = 2 \cdot n(CH_4) = 2 \cdot 2 \text{ моль} = 4 \text{ моль}$

3. Рассчитаем объем, который занимают 4 моль кислорода при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. составляет 22,4 л/моль.

$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 4 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 89.6 \text{ л}$

4. Зная объем кислорода и его объемную долю в воздухе (21%), можно рассчитать общий объем воздуха, который потребуется для реакции.

Объемная доля кислорода определяется формулой:

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

Из этой формулы выразим объем воздуха:

$V(\text{воздуха}) = \frac{V(O_2)}{\phi(O_2)} = \frac{89.6 \text{ л}}{0.21} \approx 426.67 \text{ л}$

Ответ: для сжигания 2 моль метана потребуется приблизительно 426.67 л воздуха.