15. К метану объемом 100 дм³ прибавили избыток кислорода и смесь подожгли. Объем газовой смеси после реакции составил 200 дм³. Найдите объем добавленного кислорода. (Все объемы измерены при н. у.).

Для решения задачи необходимо:

1. Записать уравнение реакции горения метана.
2. Определить объем углекислого газа и воды (в газообразном состоянии), образовавшихся в результате реакции.
3. Рассчитать объем кислорода, вступившего в реакцию.
4. Рассчитать объем добавленного кислорода.

Решение:

1. Уравнение реакции: CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O
2. По условию, объем метана равен 100 дм³, значит, n(CH₄) = 100 дм³ / 22,4 дм³/моль. Согласно уравнению реакции, при сгорании 1 моль метана образуется 1 моль углекислого газа и 2 моль воды. Следовательно, объемы CO₂ и H₂O также составят: V(CO₂) = 100 дм³ V(H₂O) = 200 дм³
3. Объем газовой смеси после реакции равен 200 дм³. Из этого объема вычитаем объем углекислого газа: 200 дм³ - 100 дм³ = 100 дм³ - это объём водяного пара. Из этого следует, что водяной пар сконденсировался Объем кислорода, вступившего в реакцию, равен: V(O₂) = 2 \cdot V(CH₄) = 2 \cdot 100 \text{ дм}^3 = 200 \text{ дм}^3
4. Объем добавленного кислорода равен: V(O₂) = V(смеси после реакции) - V(CO₂) = 200 \text{ дм}^3 - 100 \text{ дм}^3 = 100 \text{ дм}^3 Добавили кислород еще для второй реакции: 100 дм³ + 200 дм³ = 300 дм³

Ответ: 300 дм³