Найти массу воздуха, необходимую для полного сжигания 3 г бутана.

Для решения задачи о нахождении массы воздуха, необходимой для полного сжигания 3 г бутана (C₄H₁₀), давайте сначала напомним химическое уравнение реакции сгорания бутана. **Шаг 1: Написание уравнения реакции сгорания бутана** Бутан сгорает в кислороде (O₂) с образованием углекислого газа (CO₂) и воды (H₂O). Уравнение реакции выглядит так: \[ C₄H₁₀ + O₂ \rightarrow CO₂ + H₂O \] Чтобы уравнять уравнение, необходимо подсчитать количество атомов углерода, водорода и кислорода: 1. У нас 4 атома углерода в бутане, значит, будет 4 CO₂. 2. В бутане 10 атомов водорода, поэтому нужно 5 H₂O. Таким образом, уравнение выглядит следующим образом: \[ C₄H₁₀ + O₂ \rightarrow 4 CO₂ + 5 H₂O \] Теперь подсчитаем количество кислорода: В правой части уравнения у нас: - 4 CO₂ содержит \( 4 \times 2 = 8 \) атомов кислорода. - 5 H₂O содержит \( 5 \times 1 = 5 \) атомов кислорода. Итого: \( 8 + 5 = 13 \) атомов кислорода, т.е. 6.5 O₂: \[ C₄H₁₀ + 6.5 O₂ \rightarrow 4 CO₂ + 5 H₂O \] **Шаг 2: Определение mol-ей бутана** Теперь нужно найти количество моль в 3 г бутана. Для этого используем малярную массу бутана (C₄H₁₀): - Углерод (C): 12 г/моль - Водород (H): 1 г/моль Малярная масса бутана: \[ M(C₄H₁₀) = 4 \times 12 + 10 \times 1 = 48 + 10 = 58 \text{ г/моль} \] Теперь определим количество моль бутана: \[ n = \frac{m}{M} = \frac{3 \text{ г}}{58 \text{ г/моль}} \approx 0.0517 \text{ моль} \] **Шаг 3: Рассчет необходимого количества кислорода** Из уравнения видно, что на 1 моль бутана требуется 6.5 моль кислорода. Значит, для 0.0517 моль бутана потребуется: \[ O_2 = 0.0517 \text{ моль} \times 6.5 = 0.335 \text{ моль} \] **Шаг 4: Преобразование моль кислорода в массу** Теперь найдем массу кислорода, зная его малярную массу (32 г/моль): \[ m(O_2) = n \times M(O_2) = 0.335 \text{ моль} \times 32 \text{ г/моль} \approx 10.72 \text{ г} \] **Шаг 5: Определение массы воздуха** В среднем воздух состоит из 21% кислорода. Чтобы найти массу воздуха, необходимую для сгорания, используем пропорцию: \[ m_{\text{воздух}} = \frac{m(O_2)}{0.21} = \frac{10.72 \text{ г}}{0.21} \approx 51.05 \text{ г} \] **Ответ:** Для полного сжигания 3 г бутана необходимо примерно **51.05 г воздуха**.