Що треба знати про кількість речовини кисню, потрібну для спалювання 336 л суміші етану і етину, якщо об ємна частка

Zolotoy_Robin Gud

48

Для решения данной задачи, вам потребуется знать несколько важных концепций химии: молярную массу, соотношение между объемным процентом и молярностью, а также балансировку химических уравнений.

1. Вычислим количество вещества этилена (этину) в смеси. Для этого воспользуемся формулой:

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

где \(n\) - количество вещества, \(V\) - объем смеси, \(V_m\) - молярный объем.

Молярный объем можно найти с использованием уравнения состояния идеального газа:

\[
V_m = \frac{RT}{P}
\]

где \(R\) - универсальная газовая постоянная (\(0.0821 \frac{л \cdot атм}{моль \cdot К}\)), \(T\) - температура (в Кельвинах) и \(P\) - давление (в атмосферах).

2. Расщепим смесь этилена и этина по соотношению 50% к 50%.

Объем смеси, содержащей этилен, составит 50% от исходного объема. Так как объем и моль не меняются при смешивании газов, то можем записать следующее:

\[
V_{C_2H_4} = 0.5 \cdot V = 0.5 \cdot 336 л
\]

То есть объем этилена будет составлять половину от исходного объема смеси.

3. Расщепим моль этилена на моль кислорода и один молекулу этилена соответственно:

\[
C_2H_4 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O
\]

Согласно сбалансированному уравнению реакции, для полного сгорания одной молекулы этилена необходимо столько же молекул кислорода.

Таким образом, количество молекул кислорода будет таким же, как и количество молекул этилена.

4. Теперь, используя молярную массу для каждого из элементов, вычислим массу этилена и кислорода отдельно.

Молярная масса этилена (C₂H₄) равна 28 г/моль, а кислорода (O₂) - 32 г/моль.

Масса этилена равна:

\[
m_{C_2H_4} = n_{C_2H_4} \cdot M_{C_2H_4}
\]

а масса кислорода:

\[
m_{O_2} = n_{O_2} \cdot M_{O_2}
\]

5. Итак, мы получили массы этилена и кислорода. Теперь найдем массу только кислорода, которая равна массе кислорода, необходимой для полного сгорания этилена.

\[
m_{O_2 total} = 2 \cdot m_{C_2H_4}
\]

Таким образом, для полного сгорания этилена требуется столько же кислорода.

6. Наконец, найдем количество молекул кислорода (которое также будет равно количеству молекул этилена):

\[
n_{O_2} = \frac{m_{O_2 total}}{M_{O_2}}
\]

Затем, найдем объем кислорода:

\[
V_{O_2} = n_{O_2} \cdot V_m
\]

Теперь у нас есть требуемый объем кислорода, необходимый для сгорания 336 л смеси этилена и этина.