Вычислите объём углекислого газа (измеренный при н. у.), который образуется при сгорании 23 г следующих органических веществ: а) октана; б) этилового спирта; в) метана.
Чтобы вычислить объем углекислого газа, образующегося при сгорании указанных веществ, нужно использовать молекулярные уравнения реакции сгорания, молекулярные массы веществ и закон сохранения массы.
Сначала найдем молекулярные массы указанных веществ:
Октан (C8H18):
- Молекулярная масса (C): 12 г/моль, (H): 1 г/моль.
- ММ: \(8 \cdot 12 + 18 \cdot 1 = 96 + 18 = 114 \) г/моль.
Уравнение реакции: \[ C_8H_{18} + 12.5 O_2 \rightarrow 8 CO_2 + 9 H_2O. \] Из 1 моль октана образуется 8 моль углекислого газа.
Рассчитаем количество моль октана: \[ n = \frac{23 \text{ г}}{114 \text{ г/моль}} \approx 0.2018 \text{ моль}. \] Объем углекислого газа: \[ V_{CO_2} = 0.2018 \text{ моль} \cdot 8 = 1.6144 \text{ моль}. \] При н. у. 1 моль газа занимает 22.4 л, следовательно: \[ V_{CO_2} = 1.6144 \cdot 22.4 \approx 36.19 \text{ л}. \]
Этиловый спирт (C2H5OH):
- Молекулярная масса: \(2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 16 = 46\) г/моль.
Уравнение реакции: \[ C_2H_5OH + 3 O_2 \rightarrow 2 CO_2 + 3 H_2O. \] Из 1 моль этанола образуется 2 моль углекислого газа.
Рассчитаем количество моль этанола: \[ n = \frac{23 \text{ г}}{46 \text{ г/моль}} \approx 0.5 \text{ моль}. \] Объем углекислого газа: \[ V_{CO_2} = 0.5 \cdot 2 = 1 \text{ моль}. \] Объем: \[ V_{CO_2} = 1 \cdot 22.4 \approx 22.4 \text{ л}. \]
Метан (CH4):
- Молекулярная масса: \(12 + 4 \cdot 1 = 16\) г/моль.
Уравнение реакции: \[ CH_4 + 2 O_2 \rightarrow CO_2 + 2 H_2O. \] Из 1 моль метана образуется 1 моль углекислого газа.
Рассчитаем количество моль метана: \[ n = \frac{23 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} \approx 1.4375 \text{ моль}. \] Объем углекислого газа: \[ V_{CO_2} = 1.4375 \text{ моль}. \] Объем: \[ V_{CO_2} = 1.4375 \cdot 22.4 \approx 32.23 \text{ л}. \]
Итак, результаты:
- а) Объем CO2 при сгорании 23 г октана: ≈ 36.19 л.
- б) Объем CO2 при сгорании 23 г этилового спирта: ≈ 22.4 л.
- в) Объем CO2 при сгорании 23 г метана: ≈ 32.23 л.
