Для решения задачи начнем с уравнения реакции сжигания газа. У нас есть следующее уравнение реакции:
[ \text{C}_2\text{H}_8 + 5\text{O}_2 \rightarrow 3\text{CO}_2 + 4\text{H}_2\text{O} ]
Согласно этому уравнению, на каждый 1 моль бутана ( C_2H_8 ) требуется 5 моль кислорода ( O_2 ), чтобы получить 3 моль углекислого газа ( CO_2 ) и 4 моль воды ( H_2O ).
Шаг 1: Определение моль углекислого газа
Сначала определим, сколько моль углекислого газа ( CO_2 ) образуется при сгорании 3 моль кислорода. Чтобы это сделать, используем коэффициенты из уравнения реакции.
- Согласно уравнению, 5 моль кислорода производят 3 моль углекислого газа.
- Следовательно, если у нас 3 моль кислорода, можем найти количество углекислого газа, используя пропорцию:
[
\frac{5 \text{ (моль } O_2)}{3 \text{ (моль } CO_2)} = \frac{3 \text{ (моль } O_2)}{x \text{ (моль } CO_2)}
]
Теперь решим уравнение для ( x ):
[
x = \frac{3 \times 3}{5} = \frac{9}{5} = 1.8 \text{ моль } CO_2
]
Шаг 2: Определение массы воды
Теперь найдем количество водяного пара ( H_2O ), образующегося при сжигании 3 моль кислорода. Для этого также используем пропорцию:
- Согласно уравнению, 5 моль кислорода производят 4 моль воды.
- Таким образом, используя аналогичную пропорцию:
[
\frac{5 \text{ (моль } O_2)}{4 \text{ (моль } H_2O)} = \frac{3 \text{ (моль } O_2)}{y \text{ (моль } H_2O)}
]
Решим для ( y ):
[
y = \frac{3 \times 4}{5} = \frac{12}{5} = 2.4 \text{ моль } H_2O
]
Шаг 3: Вычисляем массу воды
Теперь, чтобы найти массу воды, используем молекулярную массу ( H_2O ):
- Молярная масса ( H_2O ) = 2 (водород) + 16 (кислород) = 18 г/моль.
Теперь найдем массу 2.4 моля воды:
[
m(H_2O) = n(H_2O) \times M(H_2O) = 2.4 \text{ моль} \times 18 \text{ г/моль} = 43.2 \text{ г}
]
Ответ:
Таким образом, при сжигании 3 моль кислорода:
- Количество углекислого газа ( CO_2 ) = 1.8 моль.
- Масса воды ( H_2O ) = 43.2 г.
