Для решения задачи определим, сколько молей кислорода израсходовано в процессе, если известно число электронов, отданных восстановителем.
Шаг 1. Запишем уравнение реакции сжигания магния:
[ 2 \text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2 \text{MgO} ]
При этом магний окисляется по следующему уравнению:
[ \text{Mg} \rightarrow \text{Mg}^{2+} + 2e^- ]
Следовательно, каждый магнит отдает 2 электрона при окислении.
Шаг 2. Общее число электронов, отданных восстановителем, равно ( 4,816 \times 10^{23} ).
Количество молей электрона:
[
n_{e^-} = \frac{\text{число электронов}}{N_A} = \frac{4,816 \times 10^{23}}{6,022 \times 10^{23}} \approx 0,8 \text{ моль}
]
где ( N_A ) —число Авогадро.
Шаг 3. Определим, сколько молей магния участвовало. Так как каждый моль магния отдает 2 моль электронов, то:
[
n_{\text{Mg}} = \frac{n_{e^-}}{2} = \frac{0,8}{2} = 0,4 \textоль}
]
Шаг 4. По уравнению реакции, на 2 моль магния потребуется 1 моль кислорода:
[
\text{Mg} + \frac{1}{2} \text{O}_2 \rightarrow \text{MgO}
]
Значит, для 0,4 моль магния потребуется:
[
n_{O_2} = \frac{1}{2} \times 0,4 = 0,2 \textоль}
]
Шаг 5. Объём кислорода при стандартных условиях (нормальных условиях, 0°C и 1 атм) определяется по:
[
V_{O_2} = n_{O_2} \times 22,4 \text{ л/моль} = 0,2 \times 22,4 = 4,48 \text{ л}
]
Ответ:
Объем кислорода, израсходованный на сжигание магния, составляет 4,48 литров.
