Чтобы рассчитать объём кислорода, необходимый для сгорания определённого количества метана (СН₄), сначала нужно разобраться с уравнением реакции горения метана.
Шаг 1: Составим уравнение реакции
Горение метана можно записать следующим образом:
[ \text{СН}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} ]
Это уравнение показывает, что 1 моль метана реагирует с 2 молями кислорода.
Шаг 2: Рассчитаем количество вещества метана
Для расчёта количества вещества метана (н.у.) нужно использовать его молярную массу.
- Молярная масса метана (СН₄) составляет:
- Углерод (C): 12 г/моль
- Водород (H): 1 г/моль × 4 = 4 г/моль
Сложим эти значения:
[ 12 + 4 = 16 , \text{г/моль} ]
Теперь рассчитаем количество вещества метана в 11,2 г:
[ n_{\text{СН}_4} = \frac{m}{M} = \frac{11,2 , \text{г}}{16 , \text{г/моль}} = 0,7 , \text{моль} ]
Шаг 3: Рассчитаем необходимое количество кислорода
Согласно уравнению реакции, 1 моль метана требует 2 моля кислорода. Поэтому для 0,7 моль метана мы можем рассчитать количество кислорода:
[ n_{\text{O}2} = 2 \times n{\text{СН}_4} = 2 \times 0,7 = 1,4 , \text{моль} ]
Шаг 4: Рассчитаем объём кислорода при нормальных условиях
При нормальных условиях (н.у.) 1 моль газа занимает объём 22,4 литра. Таким образом, чтобы найти объём кислорода, используем формулу:
[ V = n \times 22,4 , \text{л/моль} ]
Подставляем найденное количество молей кислорода:
[ V_{\text{O}_2} = 1,4 , \text{моль} \times 22,4 , \text{л/моль} ]
[ V_{\text{O}_2} = 31,36 , \text{л} ]
Ответ
Объём кислорода, необходимый для сгорания 11,2 г метана, составляет:
31,36 л (н. у.)
