Какой объем воздуха необходим для сжигания 80 дм³ газовой смеси, состоящей из пропана и бутана в равных объемах

Магнит

51

Чтобы решить эту задачу, давайте разобьем ее на две части: первую - определение объема воздуха, необходимого для сжигания газовой смеси, и вторую - вычисление объемной доли кислорода в воздухе.

1. Определение объема воздуха для сжигания газовой смеси:
Газовая смесь состоит из пропана и бутана в равных объемах, поэтому для определения объема воздуха, необходимого для полного сгорания данной смеси, нужно знать стехиометрию реакции.

Балансированное уравнение реакции сгорания пропана и бутана выглядит следующим образом:

C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O
C₄H₁₀ + 6.5O₂ → 4CO₂ + 5H₂O

Из уравнения видно, что для полного сгорания 1 моль пропана или 1 моль бутана требуется 5 моль кислорода.

Так как пропан и бутан в газовой смеси присутствуют в равных объемах, мы можем предположить, что в смеси пропана и бутана содержится одинаковое количество молей обоих газов. Следовательно, для сжигания данной газовой смеси потребуется 5 моль кислорода на 1 моль газовой смеси.

Объем каждого газа можно рассчитать по уравнению состояния идеального газа:

V = n * V_m,
где V - объем искомого газа, n - количество молей газа, V_m - молярный объем (при нормальных условиях этот параметр равен 22.4 л/моль).

Расчитаем объем воздуха, необходимого для сжигания 80 дм³ газовой смеси:

n = V_смеси / V_m,
где V_смеси = 80 дм³.

n = 80 / 22.4 ≈ 3.571 моль.

Теперь рассчитаем объем воздуха:

V_воздуха = n * V_m = 3.571 моль * 22.4 л/моль ≈ 79.964 л.

Таким образом, для сжигания 80 дм³ газовой смеси, состоящей из пропана и бутана в равных объемах, при нормальных условиях, требуется около 80 л воздуха.

2. Вычисление объемной доли кислорода в воздухе:
Для определения объемной доли кислорода в воздухе нужно знать его состав. Воздух состоит примерно из 78% азота, 21% кислорода и небольшого количества других газов.

Поскольку мы хотим вычислить объемную долю кислорода, мы можем принять объем воздуха равным 100%, затем определить объем кислорода в этом объеме.

Объем кислорода в воздухе равен 21% от общего объема атомосферного воздуха.

Объемный процент кислорода = Vₒ₂ / V_воздуха * 100%,
где Vₒ₂ - объем кислорода, V_воздуха - объем воздуха.

Подставим значения:
Объемный процент кислорода = Vₒ₂ / 79.964 л * 100%,
Vₒ₂ = 79.964 л * 0.21 ≈ 16.793 л.

Таким образом, объемная доля кислорода в воздухе составляет около 21% или 16.8 л при округлении до десятых долей.

Ответ:
Объем воздуха, необходимого для сжигания 80 дм³ газовой смеси, состоящей из пропана и бутана в равных объемах, при нормальных условиях, составляет около 80 л.
Объемная доля кислорода в воздухе около 21% или 16.8 л при округлении до десятых долей.