Сколько кислорода требуется для сгорания бутанола, если при этом образуется 450 г воды?

Пугающий_Динозавр

23

Для решения данной задачи нам понадобится химическое уравнение реакции сгорания бутанола и знание концепции стехиометрии.

Химическое уравнение реакции сгорания бутанола:
\[C_4H_{10}O + 6O_2 \rightarrow 4CO_2 + 5H_2O \]

Из уравнения видно, что для полного сгорания 1 молекулы \(C_4H_{10}O\) требуется 6 молекул \(O_2\) и образуется 5 молекул \(H_2O\).

Теперь мы можем использовать данные из задачи для вычисления количества кислорода, необходимого для сгорания бутанола.

1. Найдем молярную массу \(H_2O\) и \(C_4H_{10}O\):
Молярная масса \(H_2O\):
\[H = 1 г/моль\]
\[O = 16 г/моль\]
\[M(H_2O) = 2 \cdot M(H) + M(O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 г/моль \]

Молярная масса \(C_4H_{10}O\):
\[C = 12 г/моль\]
\[H = 1 г/моль\]
\[O = 16 г/моль\]
\[M(C_4H_{10}O) = 4 \cdot M(C) + 10 \cdot M(H) + M(O) = 4 \cdot 12 + 10 \cdot 1 + 16 = 74 г/моль \]

2. Рассчитаем количество молекул \(H_2O\), образующихся при сгорании бутанола:
Масса образовавшейся воды, указанная в задаче, равна 450 г. Молярная масса \(H_2O\) равна 18 г/моль, следовательно:
\[n(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{450}{18} = 25 моль \]

3. Теперь найдем количество молекул \(O_2\), необходимых для образования данного количества воды:
Исходя из стехиометрии реакции, каждые 5 молекул \(H_2O\) требуют 6 молекул \(O_2\). Следовательно, количество молекул \(O_2\) можно найти, умножив количество молекул \(H_2O\) на коэффициент:
\[n(O_2) = 6 \cdot n(H_2O) = 6 \cdot 25 = 150 моль \]

4. Наконец, рассчитаем массу \(O_2\), необходимую для сгорания бутанола:
Масса \(O_2\) можно найти, используя массу 1 моля \(O_2\). Молярная масса \(O_2\) равна 32 г/моль. Следовательно:
\[m(O_2) = M(O_2) \cdot n(O_2) = 32 \cdot 150 = 4800 г \]

Таким образом, для сгорания бутанола и образования 450 г воды требуется 4800 г кислорода.