Рассчитайте объем кислорода, который потребуется для полного сжигания 100 г угля (свободного углерода).
Чтобы рассчитать объем кислорода, необходимый для полного сжигания 100 г угля (углерода), начнем с химической реакции, которая происходит в процессе горения углерода.
Шаг 1: Напишем уравнение реакции
Когда углерод (C) сгорает, он реагирует с кислородом (O₂) из воздуха, образуя углекислый газ (CO₂). Уравнение реакции выглядит так:
\[ C + O_2 \rightarrow CO_2 \]
Шаг 2: Найдем молекулярные массы
Ассоциируя элементы с их молекулярными массами:
- Молярная масса углерода (C) ≈ 12 г/моль
- Молярная масса кислорода (O₂) ≈ 32 г/моль (поскольку это газ, состоящий из двух атомов кислорода)
Шаг 3: Расчет количества моль углерода
Для 100 г угля, найдем количество моль углерода (n):
\[ n_C = \frac{\text{масса угля}}{\text{молярная масса угля}} = \frac{100 \, \text{г}}{12 \, \text{г/моль}} \approx 8.33 \, \text{моль} \]
Шаг 4: Подсчет количества моль кислорода
Согласно уравнению реакции, 1 моль углерода сгорает с 1 моль кислорода. Таким образом, для 8.33 моль углерода потребуется 8.33 моль кислорода:
\[ n_{O_2} = n_C = 8.33 \, \text{моль} \]
Шаг 5: Перевод моль кислорода в объем
Используя закон Авогадро, 1 моль любого газа при нормальных условиях (0°C, 1 атм) занимает объем около 22.4 литра. Следовательно, объем кислорода можно найти следующим образом:
\[ V_{O_2} = n_{O_2} \times 22.4 \, \text{л/моль} = 8.33 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} \approx 186.67 \, \text{л} \]
Ответ
Таким образом, для полного сжигания 100 г угля потребуется примерно 186.67 литров кислорода при нормальных условиях.
