4-54. Вычислите объем углекислого газа (н.у.) и массу воды, которые образуются при сгорании 10 г гептана С7Н16.

Решение:

1. Запишем уравнение реакции горения гептана:

\( 2C_7H_{16} + 23O_2 \rightarrow 14CO_2 + 16H_2O \)

2. Найдём молярную массу гептана:

\( M(C_7H_{16}) = 7 \cdot 12 + 16 \cdot 1 = 84 + 16 = 100 \) г/моль

3. Найдём количество вещества гептана:

\( \nu(C_7H_{16}) = \frac{m}{M} = \frac{10 \text{ г}}{100 \text{ г/моль}} = 0.1 \) моль

4. Согласно уравнению реакции, из 2 моль \( C_7H_{16} \) образуется 14 моль \( CO_2 \) и 16 моль \( H_2O \). Определим количество вещества \( CO_2 \) и \( H_2O \), образующихся при сгорании 0.1 моль \( C_7H_{16} \):

\( \nu(CO_2) = \frac{14}{2} \cdot \nu(C_7H_{16}) = 7 \cdot 0.1 = 0.7 \) моль

\( \nu(H_2O) = \frac{16}{2} \cdot \nu(C_7H_{16}) = 8 \cdot 0.1 = 0.8 \) моль

5. Вычислим объём углекислого газа (н.у.):

\( V(CO_2) = \nu(CO_2) \cdot V_m = 0.7 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 15.68 \) л

6. Найдём молярную массу воды:

\( M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \) г/моль

7. Вычислим массу воды:

\( m(H_2O) = \nu(H_2O) \cdot M(H_2O) = 0.8 \text{ моль} \cdot 18 \text{ г/моль} = 14.4 \) г

Ответ: Объём углекислого газа 15.68 л, масса воды 14.4 г.