Каков объем образующегося вещества при сжигании смеси этана и пропана объемом 80 литров с объемной долей пропана 27%?

Суть вопроса: Решение задач по химии

Описание:
Для решения этой задачи, нам необходимо использовать информацию о объеме смеси, а также об объемной доле пропана в смеси.

1. Сначала определим объем этана и пропана в смеси.
Объем пропана = объем смеси * объемная доля пропана / 100
Объем пропана = 80 л * 27 / 100 = 21,6 л
Объем этана = объем смеси - объем пропана = 80 л - 21,6 л = 58,4 л

2. Используя химическое уравнение сжигания этана и пропана, определяем стехиометрические коэффициенты реакции,
соотнося количество газа с объемом вещества.
Уравнение сжигания этана: C2H6 + O2 → CO2 + H2O
Уравнение сжигания пропана: C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

Исходя из уравнений, коэффициент соотношения между объемом газа и количеством вещества составляет:
Для этана: 1 объем единицы вещества = 2 объемам газа
Для пропана: 1 объем единицы вещества = 5 объемам газа

3. Теперь посчитаем количество вещества этана и пропана в молях, используя полученные объемы и коэффициенты соотношения:
Количество вещества этана = объем этана / 2 = 58,4 л / 2 = 29,2 моль
Количество вещества пропана = объем пропана / 5 = 21,6 л / 5 = 4,32 моль

4. Чтобы определить объем образующегося вещества, нам нужно знать стехиометрическое соотношение реакции сжигания смеси.
Исходя из уравнений сжигания:
1 моль этана → 2 моль CO2
1 моль пропана → 3 моль CO2

Количество молей CO2, образующегося при сжигании этана = количество вещества этана * 2 = 29,2 моль * 2 = 58,4 моль
Количество молей CO2, образующегося при сжигании пропана = количество вещества пропана * 3 = 4,32 моль * 3 = 12,96 моль

Общее количество молей CO2, образующегося при сжигании смеси = количество молей CO2 от этана + количество молей CO2 от пропана = 58,4 моль + 12,96 моль = 71,36 моль

5. И, наконец, получаем объем образующегося вещества CO2. Для этого воспользуемся уравнением состояния для газа:
V = nRT/P, где V - объем газа, n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа, P - давление газа.

Универсальная газовая постоянная R = 0,0821 л*атм/(моль*К)
Предположим, что температура и давление остаются постоянными для упрощения расчетов,
и возьмем стандартные условия: температура T = 273 К и давление P = 1 атм

Объем образующегося вещества CO2 = количество молей CO2 * R * T / P = 71,36 моль * 0,0821 л*атм/(моль*К) * 273 К / 1 атм ≈ 1581,9 л

Ответ: Объем образующегося вещества при сжигании смеси этана и пропана равен примерно 1581,9 л.

Дополнительный материал:
Задача: Каков объем образующегося вещества при сжигании смеси метана и бутана объемом 100 литров с объемной долей бутана 40%?
Учитель: Применив аналогичные методы решения, мы можем вычислить объем образующегося вещества. Что еще вы хотели бы узнать?

Совет:
Для успешного решения задач по химии, важно понимать химические уравнения, стехиометрические коэффициенты и применять уравнение состояния для газа. При решении задач с объемами газов, не забывайте преобразовывать объемы в молярные количества, используя соотношения, данное химическим уравнением реакции.

Проверочное упражнение:
Каков объем образующегося вещества при сжигании смеси этана и бутана объемом 120 литров с объемной долей бутана 35%?