Дано:
- количество метана (CH4) = 2,56 кмоль
Найти:
- массу кислорода (O2), необходимого для полного сгорания метана.
Решение:
1. Запишем уравнение реакции сгорания метана:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
2. По уравнению видно, что на 1 моль метана требуется 2 моля кислорода. Следовательно, для 2,56 кмоль метана потребуется:
n(O2) = 2 * n(CH4) = 2 * 2,56 кмоль = 5,12 кмоль O2
3. Теперь рассчитаем массу кислорода, используя его молярную массу:
Молярная масса O2 = 32 г/моль
Теперь найдем массу кислорода:
m(O2) = n(O2) * М(O2) = 5,12 кмоль * 32 г/моль = 163,84 кг
4. Определим степени окисления всех атомов в реакциях:
- В метане (CH4):
C = -4 (углерод в метане)
H = +1 (водород)
- В кислороде (O2):
O = 0 (кислород в молекулярной форме)
- В углекислом газе (CO2):
C = +4 (углерод в углекислом газе)
O = -2 (кислород в углекислом газе)
- В воде (H2O):
H = +1 (водород в воде)
O = -2 (кислород в воде)
5. Установим окислитель и восстановитель:
- Окислитель: кислород (O2), так как он принимает электроны.
- Восстановитель: метан (CH4), так как он отдает электроны.
Ответ:
Масса кислорода, необходимого для полного сгорания метана: 163,84 кг.
Степени окисления: C в CH4 = -4, H в CH4 = +1; O в O2 = 0; C в CO2 = +4, O в CO2 = -2; H в H2O = +1, O в H2O = -2.
Окислитель: O2, восстановитель: CH4.