Номер 7, страница 181 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

7. Чему равен объём воздуха, необходимый для сжигания:

а) серы массой 12 г;

б) бутана объёмом $10 \text{ м}^3$ (н. у.)?

а) Дано:

Масса серы, $m(S) = 12 \text{ г}$

Объемная доля кислорода в воздухе, $\phi(O_2) = 21\% = 0.21$

Найти:

Объем воздуха, $V(\text{воздуха}) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции горения серы в кислороде:

$S + O_2 \rightarrow SO_2$

2. Найдем количество вещества (моль) серы. Молярная масса серы $M(S)$ составляет 32 г/моль.

$n(S) = \frac{m(S)}{M(S)} = \frac{12 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} = 0.375 \text{ моль}$

3. Из уравнения реакции видно, что для сжигания 1 моль серы требуется 1 моль кислорода. Следовательно, их количества вещества равны:

$n(O_2) = n(S) = 0.375 \text{ моль}$

4. Вычислим объем кислорода. Будем считать, что газы находятся при нормальных условиях (н. у.), где молярный объем газа $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$.

$V(O_2) = n(O_2) \times V_m = 0.375 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 8.4 \text{ л}$

5. Зная объемную долю кислорода в воздухе (примем за 21%), рассчитаем необходимый объем воздуха.

$V(\text{воздуха}) = \frac{V(O_2)}{\phi(O_2)} = \frac{8.4 \text{ л}}{0.21} = 40 \text{ л}$

Ответ: для сжигания 12 г серы потребуется 40 л воздуха.

б) Дано:

Объем бутана, $V(C_4H_{10}) = 10 \text{ м}^3$ (н. у.)

Объемная доля кислорода в воздухе, $\phi(O_2) = 21\% = 0.21$

Найти:

Объем воздуха, $V(\text{воздуха}) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции полного сгорания бутана ($C_4H_{10}$):

$2C_4H_{10(\text{г})} + 13O_{2(\text{г})} \rightarrow 8CO_{2(\text{г})} + 10H_2O_{(\text{ж})}$

2. Поскольку условия нормальные (н. у.), для реагирующих газов (бутана и кислорода) можно применить закон объемных отношений Гей-Люссака. Согласно этому закону, объемы реагирующих газов соотносятся между собой как их стехиометрические коэффициенты.

$\frac{V(O_2)}{V(C_4H_{10})} = \frac{13}{2}$

3. Рассчитаем объем кислорода, необходимый для сжигания 10 м³ бутана:

$V(O_2) = V(C_4H_{10}) \times \frac{13}{2} = 10 \text{ м}^3 \times 6.5 = 65 \text{ м}^3$

4. Рассчитаем объем воздуха, зная, что кислород составляет 21% его объема:

$V(\text{воздуха}) = \frac{V(O_2)}{\phi(O_2)} = \frac{65 \text{ м}^3}{0.21} \approx 309.5238... \text{ м}^3$

Округлим результат до двух знаков после запятой.

Ответ: для сжигания 10 м³ бутана потребуется примерно 309.52 м³ воздуха.