Какой объём воздуха требуется для сожжения бутана, если в результате образуется 0,96 л оксида углерода(IV), и принимая

Parovoz

37

Для решения данной задачи нам необходимо использовать знание о химических реакциях и законе Гей-Люссака.

Уравнение реакции сгорания бутана можно записать следующим образом:

\[C_4H_{10} + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O\]

Из уравнения видно, что для полного сгорания одной молекулы бутана требуется 13 молекул кислорода. Учитывая, что объём кислорода составляет примерно одну пятую часть от объёма воздуха, это значит, что при сгорании одной молекулы бутана требуется \(\frac{13}{5}\) молекул воздуха.

Теперь посчитаем, сколько молекул бутана сошлось в результате сгорания 0,96 л оксида углерода(IV). Объём оксида углерода(IV) совпадает с объёмом образовавшегося \(CO_2\) при условии, что все компоненты реакции находятся в стандартных условиях (нормальное давление и комнатная температура).

Молярный объём газа при нормальных условиях составляет 22,4 л, что означает, что 1 моль газа занимает объём 22,4 л. Поэтому, для подсчёта молей \(CO_2\), образовавшегося при сгорании бутана, можно использовать формулу:

\[n = \frac{V}{V_m},\]

где \(n\) - количество молей газа, \(V\) - объём газа в литрах, \(V_m\) - молярный объём газа.

Подставляя известные значения и решая уравнение, получаем:

\[n_{CO_2} = \frac{0,96}{22,4} = 0,043\, моль\, CO_2\]

Следовательно, на одну молекулу бутана приходится \(0,043\, моль\) \(CO_2\).

Теперь рассчитаем количество молекул бутана. Поскольку коэффициенты перед формулами в уравнении реакции говорят нам об отношении между количеством молекул, мы можем записать:

\(\frac{n_{C_4H_{10}}}{n_{CO_2}} = \frac{1}{1}\)

Таким образом, \(n_{C_4H_{10}}\) (количество молей бутана) также равно \(0,043\, моль\).

Наконец, зная, что одна молекула бутана состоит из \(10\) атомов углерода, \(22\) атомов водорода и \(0\) атомов кислорода, мы можем рассчитать количество атомов углерода в \(0,043\, молях\) бутана:

\(n_{C} = 0,043\, моль \times 10 = 0,43\, моль\) атомов углерода.

Таким образом, объем воздуха, необходимый для сгорания бутана и образования \(0,96\, л\) оксида углерода(IV), составляет \(0,043\, моль\) или \(0,96\, л\).

Прошу заметить, что в данной задаче не учтены возможные другие реакции или потери газов, поэтому полученный результат является приблизительным и базируется только на базисных данных о реакции сгорания бутана.