Задача 2 Метан, объем которого 33,6 л (н.у.) полностью сгорел в кислороде. Вычислите массы воды и объем углекислого газа, которые образовались в результате данной реакции.
Давайте разберем задачу по химизму, связанную с горением метана (CH₄).
При сгорании метана в кислороде происходит следующая химическая реакция:
\[ \text{CH}_4 + 2 \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2 \text{H}_2\text{O} \]
Из уравнения видно, что 1 молекула метана реагирует с 2 молекулами кислорода и образует 1 молекулу углекислого газа и 2 молекулы воды.
- Вычислим количество вещества метана (n) в молях: Объем метана равен 33,6 л при нормальных условиях (н.у.), где 1 моль газа занимает 22,4 л.
\[ n = \frac{V}{V_m} = \frac{33,6 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} = 1,5 \, \text{моля} \, \text{CH}_4 \]
- Определим массу образовавшейся воды (H₂O): Согласно уравнению реакции на 1 моль метана образуется 2 моль воды. Для 1,5 моль метана будет образовано:
\[ n(\text{H}_2\text{O}) = 2 \times 1,5 = 3 \, \text{моля} \, \text{H}_2\text{O} \]
Теперь найдем массу воды. Молярная масса воды (H₂O) составляет примерно 18 г/моль:
\[ m(\text{H}_2\text{O}) = n \times M = 3 \, \text{моля} \times 18 \, \text{г/моль} = 54 \, \text{г} \]
- Определим объем образовавшегося углекислого газа (CO₂): Согласно уравнению, на 1 моль метана образуется 1 моль углекислого газа. Значит, при сгорании 1,5 моль метана образуется 1,5 моль CO₂:
\[ n(\text{CO}_2) = 1,5 \, \text{моля} \]
И, соответственно, объем углекислого газа при нормальных условиях можно рассчитать так же как для метана:
\[ V(\text{CO}_2) = n \times V_m = 1,5 \, \text{моля} \times 22,4 \, \text{л/моль} = 33,6 \, \text{л} \]
Таким образом, в результате сгорания метана объем углекислого газа составляет 33,6 литра, а масса образовавшейся воды – 54 грамма.
