Задание 3. Вычислите объём углекислого газа (измеренный при н. у.), который образуется при сгорании 23 г следующих органических веществ: а) октана; б) этилового спирта; в) метана.
Для вычисления объема углекислого газа, образующегося при сгорании органических веществ, можно использовать уравнения реакций сгорания и молярные массы веществ.
Октан (\(C_8H_{18}\)): Уравнение реакции сгорания: \[ C_8H_{18} + 12.5 O_2 \rightarrow 8 CO_2 + 9 H_2O \]
Молярная масса октана: \[ M(C_8H_{18}) = 8 \times 12 + 18 \times 1 = 114 \, г/моль \]
Сначала находим количество молей октана в 23 г: \[ n = \frac{m}{M} = \frac{23 \, г}{114 \, г/моль} \approx 0.2018 \, моль \]
Объем образующегося углекислого газа: Из 1 моля октана образуется 8 молей \(CO_2\), следовательно, из 0.2018 моль: \[ n(CO_2) = 0.2018 \times 8 \approx 1.6144 \, моль \]
Объем \(CO_2\) при н. у.: \[ V = n \times 22.4 \, л/моль \approx 1.6144 \times 22.4 \approx 36.2 \, л \]
Этиловый спирт (\(C_2H_5OH\)): Уравнение реакции сгорания: \[ C_2H_5OH + 3 O_2 \rightarrow 2 CO_2 + 3 H_2O \]
Молярная масса этанола: \[ M(C_2H_5OH) = 2 \times 12 + 6 \times 1 + 16 = 46 \, г/моль \]
Находим количество молей этанола в 23 г: \[ n = \frac{23 \, г}{46 \, г/моль} = 0.5 \, моль \]
Объем образующегося углекислого газа: Из 1 моля этанола образуется 2 моля \(CO_2\), следовательно, из 0.5 моль: \[ n(CO_2) = 0.5 \times 2 = 1 \, моль \]
Объем \(CO_2\) при н. у.: \[ V = 1 \times 22.4 \, л \approx 22.4 \, л \]
Метан (\(CH_4\)): Уравнение реакции сгорания: \[ CH_4 + 2 O_2 \rightarrow CO_2 + 2 H_2O \]
Молярная масса метана: \[ M(CH_4) = 1 \times 12 + 4 \times 1 = 16 \, г/моль \]
Находим количество молей метана в 23 г: \[ n = \frac{23 \, г}{16 \, г/моль} \approx 1.4375 \, моль \]
Объем образующегося углекислого газа: Из 1 моля метана образуется 1 моль \(CO_2\), следовательно, из 1.4375 моль: \[ n(CO_2) = 1.4375 \, моль \]
Объем \(CO_2\) при н. у.: \[ V = 1.4375 \times 22.4 \, л \approx 32.2 \, л \]
Итак, результаты:
- а) Объем \(CO_2\) при сгорании 23 г октана: 36.2 л
- б) Объем \(CO_2\) при сгорании 23 г этилового спирта: 22.4 л
- в) Объем \(CO_2\) при сгорании 23 г метана: 32.2 л
