Скільки атомів карбону міститься у структурі однієї молекули алкану, якщо для спалювання 3 літрів цього алкану

Владимировна

8

Для решения этой задачи нам нужно знать химическую формулу алкана, а также учесть уравнение реакции сгорания алканов.

Алканы являются насыщенными углеводородами и состоят из атомов углерода и водорода. Формула общего вида для алканов имеет вид CnH2n+2, где n - количество атомов углерода.

Теперь рассмотрим уравнение реакции сгорания алканов:
CnH2n+2 + (n + 1/4*(2n+2))O2 -> nCO2 + (n + 1/2*(2n+2))H2O

Исходя из уравнения, мы видим, что 1 молекула алкана соответствует n молекулам CO2 и (n + 1/2*(2n+2)) молекулам H2O.

Теперь, когда у нас есть формула алкана и уравнение реакции сгорания, давайте рассчитаем количество атомов углерода в структуре одной молекулы алкана.

Для начала нам нужно узнать количество молекул алкана, которое соответствует 3 литрам алкана. Давайте предположим, что у нас есть алкан с n атомами углерода.

Используем уравнение состояния идеального газа (PV = nRT), чтобы вычислить количество молекул алкана (n):

\(n = \frac{PV}{RT}\)

Где:
P - давление (в данном случае, мы его не знаем, поэтому предположим, что давление равно стандартному атмосферному давлению 1 атм),
V - объем газа (в данном случае, 3 литра),
R - универсальная газовая постоянная (0,0821 л*атм/(моль*К)),
T - температура (опять же, предположим, что температура равна комнатной температуре 25°C = 298 К).

Подставим известные значения и рассчитаем n:

\(n = \frac{(1 атм) \cdot (3 л)}{(0,0821 л \cdot атм/(моль \cdot К)) \cdot (298 К)}\)

\(n \approx 0,1209 моль\)

Теперь зная количество молекул алкана, мы можем рассчитать количество атомов углерода в структуре одной молекулы.

Исходя из формулы алкана CnH2n+2, мы видим, что каждая молекула алкана содержит n атомов углерода. Подставим значение n:

Количество атомов углерода в одной молекуле алкана = n ≈ 0,1209 моль

Поэтому, структура одной молекулы алкана содержит примерно 0,1209 моль атомов углерода.

Теперь, чтобы перевести это количество в атомы, воспользуемся Авогадро числом (6,022 × 10^23 атомов / моль).

\(Количество атомов углерода в одной молекуле алкана = (0,1209 моль) \cdot (6,022 × 10^23 атомов / моль)\)

\(Количество атомов углерода в одной молекуле алкана \approx 7,28 × 10^22\) атомов углерода.

Таким образом, в структуре одной молекулы алкана содержится примерно 7,28 × 10^22 атомов углерода.