Вычислите объём воздуха в литрах (н. у.; объёмная доля кислорода составляет 20%), необходимого для сжигания образца полиэтилена массой 1,4 г (запишите число с точностью до десятых).
Для вычисления объёма воздуха, необходимого для сжигания 1,4 г полиэтилена (C₂H₄)n, нужно сначала определить, сколько кислорода требуется для его полного сжигания.
Запишем уравнение сжигания полиэтилена: Полимер полиэтилен (C₂H₄)n при сжигании реагирует с кислородом (O₂), образуя углекислый газ (CO₂) и воду (H₂O). Упрощённо уравнение можно записать как:
\[ C + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O \]
В случае полный молекул полиэтилена можно округлить и использовать для простоты сжигания одного мономера C₂H₄:
Определим необходимое количество кислорода: Из уравнения видно, что для реакции с горящими углеродом и водородом, необходимо 3 молекулы кислорода на 1 молекулу C₂H₄. Для расчета нам нужно количество кислорода.
Определим количество кислорода для 1,4 г полиэтилена: Молярная масса полиэтилена (C₂H₄) составляет:
\[ 2 \times 12 \, (\text{углерод}) + 4 \times 1 \, (\text{водород}) = 24 + 4 = 28 \, \text{г/моль} \]
Количество молей полиэтилена в 1,4 г равно:
\[ n = \frac{1,4}{28} \approx 0,05 \, \text{моль} \]
Для полного сгорания этого количества потребуется 3 моль кислорода на 1 моль полиэтилена:
\[ O_2 = 0,05 \times 3 = 0,15 \, \text{моль O}_2 \]
Переведем моли кислорода в литры: Один моль газа при нормальных условиях занимает 22,4 литра. Следовательно, объём кислорода равен:
\[ V = 0,15 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} \approx 3,36 \, \text{л} \]
Учитывая, что объём воздуха составляет 20% кислорода: Объём воздуха, необходимого для сжигания 1,4 г полиэтилена, рассчитывается по формуле:
\[ V_{\text{воздуха}} = \frac{V_{\text{O}_2}}{0,20} = \frac{3,36}{0,20} = 16,8 \, \text{л} \]
Таким образом, необходимый объём воздуха для сжигания 1,4 г полиэтилена составляет 16,8 литров.
