Номер 233, страница 60 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

233. Какой объем воздуха потребуется для полного сгорания этилена объемом $10 \text{ дм}^3$? Объемная доля кислорода в воздухе равна 21 %. Какой объем углекислого газа образуется в результате указанной реакции? Все объемы измерены при одинаковых условиях.

Дано:

Объем этилена $V(C_2H_4) = 10 \text{ дм}^3$

Объемная доля кислорода в воздухе $\phi(O_2) = 21\%$

$V(C_2H_4) = 10 \text{ дм}^3 = 0.01 \text{ м}^3$

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

Найти:

$V(\text{воздуха}) - ?$

$V(CO_2) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции полного сгорания этилена ($C_2H_4$) в кислороде:

$C_2H_4(г) + 3O_2(г) \rightarrow 2CO_2(г) + 2H_2O(г)$

2. В условии указано, что все объемы измерены при одинаковых условиях. Это позволяет нам использовать закон объемных отношений газов (закон Гей-Люссака), согласно которому объемы реагирующих и образующихся в реакции газов соотносятся как их стехиометрические коэффициенты.

Из уравнения реакции следует соотношение объемов:

$V(C_2H_4) : V(O_2) : V(CO_2) = 1 : 3 : 2$

Какой объем углекислого газа образуется в результате указанной реакции?

Используя соотношение объемов, найдем объем углекислого газа ($CO_2$), который образуется при сгорании 10 дм³ этилена. Составим пропорцию:

$\frac{V(C_2H_4)}{1} = \frac{V(CO_2)}{2}$

Отсюда находим объем $CO_2$:

$V(CO_2) = 2 \times V(C_2H_4) = 2 \times 10 \text{ дм}^3 = 20 \text{ дм}^3$

Ответ: в результате реакции образуется 20 дм³ углекислого газа.

Какой объем воздуха потребуется для полного сгорания этилена объемом 10 дм³?

Сначала, используя ту же пропорцию из уравнения реакции, найдем объем чистого кислорода ($O_2$), который необходим для сгорания 10 дм³ этилена:

$\frac{V(C_2H_4)}{1} = \frac{V(O_2)}{3}$

Отсюда находим объем $O_2$:

$V(O_2) = 3 \times V(C_2H_4) = 3 \times 10 \text{ дм}^3 = 30 \text{ дм}^3$

Далее, зная, что объемная доля кислорода в воздухе составляет 21% (или 0.21), найдем объем воздуха, содержащий 30 дм³ кислорода. Объемная доля $(\phi)$ связана с объемами компонентов по формуле:

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

Выразим из формулы объем воздуха:

$V(\text{воздуха}) = \frac{V(O_2)}{\phi(O_2)} = \frac{30 \text{ дм}^3}{0.21} \approx 142.86 \text{ дм}^3$

Ответ: для полного сгорания этилена потребуется приблизительно 142.86 дм³ воздуха.