Сколько бутадиена С4H6 (н.у.) может сгореть в воздухе объемом?

Sokol

1

Чтобы решить эту задачу, нам потребуются некоторые знания о химии и стехиометрии.

Сначала давайте рассмотрим уравнение реакции горения бутадиена:
\[C_4H_6 + \frac{7}{2}O_2 \rightarrow 4CO_2 + 3H_2O\]

Из этого уравнения видно, что для полного сгорания одной молекулы бутадиена необходимо 7/2 молекулы \(O_2\).

Теперь нам следует преобразовать объем в нормальных условиях (\(н.у.\)) к более удобным единицам измерения. В нормальных условиях объем составляет примерно 22,4 литра на моль газа.

В нашем случае, пусть \(V\) - объем в воздухе, который мы хотим найти. Используя соотношение между объемом газов и их количеством в молях в нормальных условиях, мы можем записать следующее соотношение:

\[\frac{{V}}{{22.4}} = \frac{{\text{{количество молей бутадиена}}}}{{7/2}}\]

Теперь нужно найти количество молей бутадиена. Для этого нам понадобится знать количество загораемого вещества.

Предположим, у нас есть \(n\) молей бутадиена.

Тогда количество молей \(O_2\) (кислорода) будет составлять \(\frac{7}{2}n\).

Используя определение балансировочного коэффициента и уравнение реакции, мы можем записать:

\[\frac{n}{1} = \frac{\frac{7}{2}n}{r}\]

Где \(r\) - количество бутадиена, сгоревающего в указанном объеме воздуха.

Очевидно, что \(r\) равно 4, поскольку уравнение реакции указывает, что каждая молекула бутадиена даёт 4 молекулы \(CO_2\).

Теперь у нас есть уравнение, в котором мы можем выразить \(n\):

\[\frac{n}{r} = \frac{\frac{7}{2}n}{1}\]

Решая это уравнение, мы получаем:

\[\frac{n}{4} = \frac{\frac{7}{2}n}{1}\]
\[n = \frac{4}{\frac{7}{2}} \approx 1.142857\]

Таким образом, количество молей бутадиена при сгорании в воздухе объемом будет около 1.14 моль.

Возвращаясь к исходному соотношению с объемом газа, мы можем теперь вычислить:
\[\frac{V}{22.4} = \frac{1.14}{7/2}\]
\[V = \frac{1.14 \cdot 22.4}{7/2}\]
\[V \approx 3.64 \text{ литра}\]

Таким образом, количество бутадиена, сгорающего в воздухе объемом, составляет приблизительно 3.64 литра.

Надеюсь, этот подробный ответ поможет вам лучше понять процесс решения и ответ на задачу! Если возникнут еще вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь задавать!