4-55. Вычислите объем кислорода (н.у.), который потребуется для полного сжигания а) 112 л (н.у.) метана СН4, б) 9 г этана С2Н6, в) 14 г этилена С2Н4.

Решение:

а) Метан (СН4)

Уравнение реакции горения метана:

\( CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O \)

По уравнению реакции, для сжигания 1 моль \( CH_4 \) требуется 2 моль \( O_2 \). Объем газов при н.у. прямо пропорционален количеству вещества.

Следовательно, для сжигания 112 л \( CH_4 \) потребуется:

\( V(O_2) = 112 \text{ л} \cdot 2 = 224 \) л.

б) Этан (С2Н6)

Уравнение реакции горения этана:

\( 2C_2H_6 + 7O_2 \rightarrow 4CO_2 + 6H_2O \)

Молярная масса этана \( M(C_2H_6) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 24 + 6 = 30 \) г/моль.

Найдем количество вещества этана:

\( \nu(C_2H_6) = \frac{m}{M} = \frac{9 \text{ г}}{30 \text{ г/моль}} = 0.3 \) моль.

По уравнению реакции, для сжигания 2 моль \( C_2H_6 \) требуется 7 моль \( O_2 \).

Следовательно, для сжигания 0.3 моль \( C_2H_6 \) потребуется:

\( \nu(O_2) = \frac{7 \cdot 0.3}{2} = 1.05 \) моль \( O_2 \).

Объем кислорода (н.у.):

\( V(O_2) = \nu \cdot V_m = 1.05 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 23.52 \) л.

в) Этилен (С2Н4)

Уравнение реакции горения этилена:

\( C_2H_4 + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 2H_2O \)

Молярная масса этилена \( M(C_2H_4) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 = 24 + 4 = 28 \) г/моль.

Найдем количество вещества этилена:

\( \nu(C_2H_4) = \frac{m}{M} = \frac{14 \text{ г}}{28 \text{ г/моль}} = 0.5 \) моль.

По уравнению реакции, для сжигания 1 моль \( C_2H_4 \) требуется 3 моль \( O_2 \).

Следовательно, для сжигания 0.5 моль \( C_2H_4 \) потребуется:

\( \nu(O_2) = 3 \cdot 0.5 = 1.5 \) моль \( O_2 \).

Объем кислорода (н.у.):

\( V(O_2) = \nu \cdot V_m = 1.5 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 33.6 \) л.

Ответ: а) 224 л; б) 23.52 л; в) 33.6 л.