20. Рассчитайте объем (н.у.) углекислого газа, который образуется при горении 10 л этана в 100 л воздуха. Примите содержание кислорода в воздухе равным 21% (об.).

Решение:

Для решения этой задачи нам нужно знать уравнение горения этана, объемную долю кислорода в воздухе и определить, какой реагент является лимитирующим.

1. Напишем уравнение реакции горения этана:
   Этан имеет формулу C₂H₆.
   
   \[ 2 \text{C}_2\text{H}_6 + 7 \text{O}_2 \rightarrow 4 \text{CO}_2 + 6 \text{H}_2\text{O} \]
   Это уравнение показывает, что из 2 объемов (или моль) этана образуется 4 объема (или моль) углекислого газа при участии 7 объемов (или моль) кислорода.
2. Рассчитаем объем кислорода, содержащегося в 100 л воздуха.
   Объемная доля кислорода в воздухе составляет 21%.
   \[ \text{V}(\text{O}_2) = 100 \text{ л воздуха} \times 0.21 = 21 \text{ л O}_2 \]
3. Определим лимитирующий реагент.
   Нам дано 10 л этана и 21 л кислорода.
   Из уравнения реакции видно, что на 2 л C₂H₆ требуется 7 л O₂. Следовательно, на 10 л C₂H₆ потребуется:
   \[ \text{V}(\text{O}_2)_{\text{необходимый}} = \frac{10 \text{ л C}_2\text{H}_6 \times 7 \text{ л O}_2}{2 \text{ л C}_2\text{H}_6} = 35 \text{ л O}_2 \]
   У нас есть только 21 л кислорода, а нужно 35 л. Это значит, что кислород является лимитирующим реагентом, и он полностью израсходуется.
4. Рассчитаем объем CO₂, который образуется при сгорании 21 л кислорода.
   Из уравнения реакции: 7 л O₂ дают 4 л CO₂.
   Следовательно, 21 л O₂ дадут:
   \[ \text{V}(\text{CO}_2) = \frac{21 \text{ л O}_2 \times 4 \text{ л CO}_2}{7 \text{ л O}_2} = 12 \text{ л CO}_2 \]

Ответ: 12 л