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), начнем с уравнения реакции сгорания бутана.
Шаг 1: Записать уравнение реакции
Сгорание бутана можно записать в виде химического уравнения:
\[ \text{C}_4\text{H}_{10} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \]
Для полного сгорания 1 моля бутана потребуется 13/2 молей (или 6.5 молей) кислорода. Уравнение реакции можно записать как:
\[ \text{C}_4\text{H}_{10} + 6.5 \text{O}_2 \rightarrow 4 \text{CO}_2 + 5 \text{H}_2\text{O} \]
Шаг 2: Рассчитать количество молей бутана
Теперь найдем, сколько молей бутана содержится в 3 г. Для этого нам нужно знать его молярную массу.
Молярная масса бутана (C₄H₁₀) рассчитывается так:
- Углерод (C): 12 г/моль, всего 4 атома => 4 * 12 = 48 г
- Водород (H): 1 г/моль, всего 10 атомов => 10 * 1 = 10 г
Суммарная молярная масса бутана: \[ \text{M(C}_4\text{H}_{10}) = 48 + 10 = 58 \text{ г/моль} \]
Теперь найдем количество молей бутана в 3 г:
\[ n = \frac{m}{M} = \frac{3 \text{ г}}{58 \text{ г/моль}} \approx 0.0517 \text{ моль} \]
Шаг 3: Найти количество молей кислорода, нужного для сгорания
Согласно уравнению реакции, на 1 моль бутана требуется 6.5 моль кислорода. Следовательно, для 0.0517 моль бутана потребуется:
\[ n(\text{O}_2) = 0.0517 \text{ моль} \times 6.5 \text{ моль} \approx 0.335 \text{ моль} \]
Шаг 4: Рассчитать массу кислорода
Молярная масса кислорода (O₂) равна 32 г/моль. Теперь можем найти массу кислорода:
\[ m(\text{O}_2) = n(\text{O}_2) \times M(\text{O}_2) = 0.335 \text{ моль} \times 32 \text{ г/моль} \approx 10.72 \text{ г} \]
Шаг 5: Рассчитать массу воздуха
Воздух состоит примерно на 21% из кислорода. Чтобы найти массу воздуха, необходимую для получения 10.72 г кислорода, используем пропорцию:
\[ m(\text{воздуха}) = \frac{m(\text{O}_2)}{0.21} = \frac{10.72 \text{ г}}{0.21} \approx 51.04 \text{ г} \]
Итог
Таким образом, для полного сжигания 3 г бутана потребуется примерно 51.04 г воздуха.
