Для решения задачи, давайте сначала вспомним, с какими веществами мы работаем и как устроены химические реакции.
Шаг 1: Запись уравнения реакции
Когда бутан (C₄H₁₀) сгорает в кислороде (O₂), образуется углекислый газ (CO₂) и вода (H₂O). Уравнение полное сгорание бутана выглядит следующим образом:
[ \text{C}4\text{H}{10} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} ]
Чтобы сбалансировать уравнение, найдем stoichiometric коэффициенты:
[ \text{C}4\text{H}{10} + 13\text{O}_2 \rightarrow 4\text{CO}_2 + 5\text{H}_2\text{O} ]
Это означает, что 1 моль бутана реагирует с 13 молями кислорода и образует 4 моля углекислого газа и 5 молей воды.
Шаг 2: Определение массы воды
Дано, что образовалось 288 граммов воды (H₂O). Найдем количество молей воды:
Молярная масса H₂O:
- H: 1 г/моль * 2 = 2 г/моль
- O: 16 г/моль
- Молярная масса H₂O = 2 г/моль + 16 г/моль = 18 г/моль
Количество молей воды:
[
\text{Количество молей H}_2\text{O} = \frac{m}{M} = \frac{288 , \text{г}}{18 , \text{г/моль}} = 16 , \text{моль}
]
Шаг 3: Соотношение между водой и кислородом
Согласно уравнению реакции, на образование 5 молей воды требуется 13 молей кислорода. Теперь найдем, сколько молей кислорода нужно для 16 молей воды:
[
\text{Количество молей O}_2 = \frac{13 , \text{моль O}_2}{5 , \text{моль H}_2\text{O}} \times 16 , \text{моль H}_2\text{O} = \frac{13}{5} \times 16 = 41.6 , \text{моль O}_2
]
Шаг 4: Определение массы кислорода
Теперь найдем массу кислорода:
Молярная масса O₂: Два атома кислорода:
- O: 16 г/моль * 2 = 32 г/моль
Масса кислорода:
[
\text{Масса O}_2 = \text{Количество моль} \times \text{Молярная масса} = 41.6 , \text{моль} \times 32 , \text{г/моль} = 1331.2 , \text{г}
]
Ответ
Таким образом, масса кислорода, который прореагировал с бутаном, составляет 1331.2 грамма.
