Дано:
- Объём метана (CH4) = 3,46 дм3
- Объём кислорода (O2) = 3,46 дм3
Найти: объём углекислого газа (CO2), образующегося при сгорании газовой смеси.
Решение:
1. Записываем уравнение реакции сгорания метана:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
Из уравнения видно, что на 1 моль метана требуется 2 моль кислорода, и в результате образуется 1 моль углекислого газа.
2. Вычислим количество молей метана и кислорода. В нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л (или 22,4 дм3):
n(CH4) = V / Vм = 3,46 дм3 / 22,4 дм3/моль ≈ 0,154 моль
n(O2) = V / Vм = 3,46 дм3 / 22,4 дм3/моль ≈ 0,154 моль
3. Определим, какой реагент будет лимитирующим. По уравнению реакции на 1 моль метана требуется 2 моль кислорода:
Для 0,154 моль метана потребуется:
n(O2, необходимый) = 2 * n(CH4) = 2 * 0,154 моль = 0,308 моль
Поскольку у нас только 0,154 моль кислорода, кислород является лимитирующим реагентом.
4. Теперь определим, сколько углекислого газа образуется:
Из уравнения реакции видно, что 2 моль O2 дают 1 моль CO2. Следовательно:
n(CO2) = n(O2) / 2 = 0,154 моль / 2 = 0,077 моль
5. Переведем количество молей углекислого газа в объём:
V(CO2) = n(CO2) * Vм = 0,077 моль * 22,4 дм3/моль ≈ 1,7248 дм3
Ответ:
Объём углекислого газа, образующегося при сгорании газовой смеси, составляет примерно 1,72 дм3.