2.) Какой объем (в м3) оксида углерода(IV) образуется при сжигании: a) 5 м3 этана; б) 5 кг этана (н. у.)?
Чтобы понять, какой объем оксида углерода(IV) (CO₂) образуется при сжигании этана (C₂H₆), нужно рассмотреть уравнение реакции сгорания этана:
\[ \text{2 C}_2\text{H}_6 + 7 \text{O}_2 \rightarrow 4 \text{CO}_2 + 6 \text{H}_2\text{O} \]
Из этого уравнения видно, что 2 молекулы этана при сгорании образуют 4 молекулы углекислого газа. То есть, на каждую 1 молекулу этана получается 2 молекулы углекислого газа.
Теперь рассмотрим оба задания.
а) Объем (в м³) оксида углерода(IV) при сжигании 5 м³ этана:
- По уравнению реакции, из 2 м³ этана получается 4 м³ CO₂.
- Из 5 м³ этана получится:
\[ \text{Объем CO}_2 = 5 \text{ м}^3 \times \frac{4 \text{ м}^3 \text{ CO}_2}{2 \text{ м}^3 \text{ C}_2\text{H}_6} = 5 \text{ м}^3 \times 2 = 10 \text{ м}^3 \text{ CO}_2 \]
Таким образом, при сжигании 5 м³ этана образуется 10 м³ CO₂.
б) Объем (в м³) оксида углерода(IV) при сжигании 5 кг этана (н. у.):
Для этого нужно сначала найти количество молей этана в 5 кг. Молярная масса этана (C₂H₆):
\[ \text{C (12 г/моль)} \times 2 + \text{H (1 г/моль)} \times 6 = 30 \text{ г/моль} \]
Теперь находим количество молей в 5 кг (5000 г):
\[ n = \frac{m}{M} = \frac{5000 \text{ г}}{30 \text{ г/моль}} \approx 166.67 \text{ моль} \]
По уравнению сгорания 2 моль этана дают 4 моль CO₂:
\[ \text{Из 2 моль C}_2\text{H}_6 \text{ получаем } 4 \text{ моль CO}_2 \] \[ \text{Следовательно, из } 166.67 \text{ моль C}_2\text{H}_6 \text{ получаем } 166.67 \times 2 = 333.34 \text{ моль CO}_2 \]
При стандартных условиях 1 моль газа занимает 22.4 литра или 0.0224 м³. Поэтому:
\[ V_{\text{CO}_2} = 333.34 \text{ моль} \times 0.0224 \text{ м}^3/\text{моль} \approx 7.47 \text{ м}^3 \text{ CO}_2 \]
Итак, при сжигании 5 кг этана образуется примерно 7.47 м³ углекислого газа.
