Для решения этой задачи нужно обратиться к уравнению реакции сгорания бутана (C₄H₁₀) с кислородом (O₂). Реакция сгорания можно записать следующим образом:
\[ 2 C₄H₁₀ + 13 O₂ → 8 CO₂ + 10 H₂O \]
Из этого уравнения видно, что 2 моль бутана реагируют с 13 молями кислорода.
- Рассчитаем количество вещества (молей) бутана. Для этого используем формулу:
\[ n = \frac{m}{M} \]
где:
- \( n \) — количество вещества (в молях),
- \( m \) — масса (в граммах),
- \( M \) — молярная масса вещества.
Молярная масса бутана (C₄H₁₀) составляет 58 г/моль (углерод — 12 г/моль, водород — 1 г/моль):
\[ M_{C₄H₁₀} = (4 \times 12) + (10 \times 1) = 48 + 10 = 58 \text{ г/моль} \]
Теперь можем рассчитать количество моль бутана для 2 граммов:
\[ n_{C₄H₁₀} = \frac{2 \text{ г}}{58 \text{ г/моль}} \approx 0.0345 \text{ моль} \]
- Теперь, согласно уравнению реакции, на 2 моль бутана требуется 13 молей кислорода. Следовательно, для 0.0345 моль бутана кислорода потребуется:
\[ n_{O₂} = 0.0345 \text{ моль} \times \frac{13 \text{ моль O₂}}{2 \text{ моль C₄H₁₀}} \approx 0.2243 \text{ моль} \]
- Рассчитаем массу кислорода, используя его молярную массу (32 г/моль):
\[ m_{O₂} = n_{O₂} \times M_{O₂} = 0.2243 \text{ моль} \times 32 \text{ г/моль} \approx 7.158 \text{ г} \]
Таким образом, масса кислорода, вступившего в реакцию с 2 граммами бутана, составляет примерно 7.16 грамм.