В данной задаче рассмотриваем реакцию сгорания этена (C₂H₄) с кислородом (O₂). При сгорании этена образуются углекислый газ (CO₂) и вода (H₂O). Формула реакции выглядит следующим образом:
[ C_2H_4 + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 2H_2O ]
Теперь определим молярную массу веществ, участвующих в реакции:
Молярная масса этена (C₂H₄):
- Углерод (C) = 12.01 г/моль
- Водород (H) = 1.008 г/моль
- ( М(C_2H_4) = 2 \times 12.01 + 4 \times 1.008 = 24.02 + 4.032 = 28.05 ) г/моль
Молярная масса кислорода (O₂):
- ( М(O_2) = 2 \times 16.00 = 32.00 ) г/моль
Молярная масса углекислого газа (CO₂):
- ( М(CO_2) = 12.01 + 2 \times 16.00 = 12.01 + 32.00 = 44.01 ) г/моль
Молярная масса воды (H₂O):
- ( М(H_2O) = 2 \times 1.008 + 16.00 = 2.016 + 16.00 = 18.016 ) г/моль
Теперь найдем молярные массы газообразных продуктов реакции. По уравнению реакции мы видим, что:
- Из 1 моль этена выделяется 2 моль CO₂ и 2 моль H₂O.
- Таким образом, общее количество молей газообразных продуктов:
- 2 моль CO₂ + 2 моль H₂O = 4 моль
Теперь вычислим среднюю молярную массу газообразных продуктов:
[ M_{\text{продукты}} = \frac{2 \cdot M(CO_2) + 2 \cdot M(H_2O)}{4} ]
Подставим значения:
[ M_{\text{продукты}} = \frac{2 \cdot 44.01 + 2 \cdot 18.016}{4} = \frac{88.02 + 36.032}{4} = \frac{124.052}{4} = 31.013 , \text{г/моль} ]
Теперь найдем молярную массу смеси этена и кислорода. Согласно уравнению:
- Для 1 моль C₂H₄ используется 3 моль O₂:
- ( M = 28.05 + 3 \cdot 32.00 = 28.05 + 96.00 = 124.05 , \text{г} )
Теперь вычислим отношение молярной массы газообразных продуктов к средней молярной массе исходной смеси:
[
\text{Отношение} = \frac{M_{\text{продукты}}}{M_{\text{смесь}}} = \frac{31.013}{124.05} \approx 0.2493
]
Округляем до сотых:
[
\text{Ответ} = 0.25
]
Таким образом, искомое отношение молярной массы газообразных продуктов реакции к средней молярной массе исходной смеси составляет 0.25.
