Решение:
- Запишем уравнение реакции сжигания метана: \( CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O \).
- Из уравнения видно, что для сжигания 1 моля метана (22.4 л при н.у. или 250 м³) требуется 2 моля кислорода.
- Объём кислорода: \( V(O_2) = 2 \times V(CH_4) = 2 \times 250 \text{ м}^3 = 500 \text{ м}^3 \).
- Объём воздуха, содержащего 21% кислорода: \( V(\text{воздуха}) = \frac{V(O_2)}{0.21} = \frac{500 \text{ м}^3}{0.21} \approx 2381 \text{ м}^3 \).
- Из уравнения также видно, что из 1 моля метана образуется 1 моль углекислого газа.
- Молярная масса метана \( M(CH_4) = 12 + 4 \times 1 = 16 \text{ г/моль} \).
- Молярная масса углекислого газа \( M(CO_2) = 12 + 2 \times 16 = 44 \text{ г/моль} \).
- Объём метана при н.у. равен 250 м³, что составляет \( n(CH_4) = \frac{V(CH_4)}{V_m} = \frac{250 \text{ м}^3}{0.0224 \text{ м}^3/\text{моль}} \approx 11161 \text{ моль} \).
- Масса углекислого газа: \( m(CO_2) = n(CH_4) \times M(CO_2) = 11161 \text{ моль} \times 44 \text{ г/моль} \approx 491084 \text{ г} \approx 491.08 \text{ кг} \).
Ответ: Потребуется примерно 2381 м³ воздуха. Образуется около 491.08 кг углекислого газа.