Массовая доля водорода в смеси, содержащей три соседних члена гомологического ряда алканов, составляет 20,0 %. Какой объём (н. у.) воздуха (21 % кислорода по объёму) потребуется для полного сгорания такой смеси массой 56,8 кг?
от

1 Ответ

Дано:

- Массовая доля водорода в смеси = 20,0 %
- Масса смеси = 56,8 кг
- Содержание кислорода в воздухе = 21 % по объему

Найти:

Объем воздуха (н. у.) для полного сгорания смеси.

Решение:

1. Найдем массу водорода в смеси:

m(H) = 20% от 56,8 кг = 0,20 * 56,8 кг = 11,36 кг.

2. Найдем массу углерода в смеси:

m(C) = 56,8 кг - m(H) = 56,8 кг - 11,36 кг = 45,44 кг.

3. Определим количество вещества водорода и углерода:

Количество вещества водорода:

n(H) = m(H) / M(H), где M(H) = 2 г/моль = 0,002 кг/моль.

n(H) = 11,36 кг / 0,002 кг/моль = 5680 моль.

Количество вещества углерода:

n(C) = m(C) / M(C), где M(C) = 12 г/моль = 0,012 кг/моль.

n(C) = 45,44 кг / 0,012 кг/моль ≈ 3786,67 моль.

4. Уравнение реакции полного сгорания алканов:

C_nH_(2n+2) + (3n + 1) O2 → n CO2 + (n + 1) H2O.

5. В нашем случае отношение углерода и водорода в реакции следующее:

- 1 моль углерода требует 1 моль O2.
- (2n + 2) моль водорода требует (n + 1) моль O2.

Таким образом, общее количество O2:

n(O2) = n(C) + n(H)/2.

Подставим значения:

n(O2) = 3786,67 + 5680/2 = 3786,67 + 2840 = 6626,67 моль.

6. Найдем объем кислорода, необходимый для сгорания:

V(O2) = n(O2) * Vm, где Vm = 22,4 дм3/моль (при н.у.).

V(O2) = 6626,67 * 22,4 = 148,0 м³ (или 148000 дм³).

7. Теперь найдем объем воздуха, который содержит 21% кислорода:

V(воздуха) = V(O2) / 0,21.

V(воздуха) = 148000 / 0,21 ≈ 704761,90 дм³.

Ответ:

Объем воздуха, необходимый для полного сгорания смеси ≈ 704762 дм³.
от