Дано:
- Объем воздуха, затраченного на полное сгорание бутана, V(воздуха) = 209 л (н. у.).
- Объемная доля кислорода в воздухе = 20,9%.
Найти: объем сгоревшего бутана.
Решение:
1. Находим объем кислорода в воздухе:
V(кислорода) = V(воздуха) × (объемная доля кислорода) = 209 л × 20,9% = 209 × 0,209 = 43,681 л.
2. Реакция сгорания бутана:
C4H10 + 13/2 O2 → 4 CO2 + 5 H2O.
Из уравнения реакции видно, что 1 моль бутана реагирует с 13/2 моль кислорода. Это означает, что для сгорания 1 моль бутана требуется 13/2 моль кислорода.
3. Молекулярная масса бутана (C4H10) = 4 × 12 + 10 × 1 = 58 г/моль. Для сгорания 1 моль бутана нужно 13/2 моль кислорода.
4. Рассчитываем объем кислорода, необходимый для сгорания 1 моль бутана:
Объем кислорода, необходимый для сгорания 1 моль бутана, равен 13/2 × 22,4 л = 14,56 л (при нормальных условиях).
5. Теперь можем рассчитать объем сгоревшего бутана. Объем кислорода, необходимый для сгорания бутана, равен 43,681 л. Объем сгоревшего бутана будет пропорционален этому объему кислорода:
V(бутан) = V(кислорода) / (14,56 л на 1 моль бутана) = 43,681 л / 14,56 л = 3,0 л.
Ответ: объем сгоревшего бутана составляет 3,00 л.