Задача 12: Какой объём воздуха (объёмную долю кислорода примем равной 0,2) потребуется для сжигания 60 кг древесного угля, содержащего 12 % негорючих примесей?

**Решение:** 1. **Определяем массу чистого углерода в угле:** Уголь содержит 12% негорючих примесей, значит, содержание углерода составляет 100% - 12% = 88%. Масса чистого углерода: $60 \text{ кг} \times 0.88 = 52.8 \text{ кг} = 52800 \text{ г}$ 2. **Записываем уравнение реакции горения углерода:** $C + O_2 \rightarrow CO_2$ 3. **Находим количество моль углерода:** Молярная масса углерода (C) равна 12 г/моль. $n(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{52800 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} = 4400 \text{ моль}$ 4. **Определяем количество моль кислорода, необходимого для сжигания углерода:** По уравнению реакции, 1 моль углерода реагирует с 1 моль кислорода. Значит, количество моль кислорода равно количеству моль углерода. $n(O_2) = n(C) = 4400 \text{ моль}$ 5. **Рассчитываем объем кислорода:** Молярный объем газа при нормальных условиях (н. у.) равен 22.4 л/моль. $V(O_2) = n(O_2) \times V_m = 4400 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 98560 \text{ л} = 98.56 \text{ м}^3$ 6. **Вычисляем необходимый объем воздуха, учитывая, что объемная доля кислорода в воздухе равна 0.2:** $V(\text{воздуха}) = \frac{V(O_2)}{\phi(O_2)} = \frac{98.56 \text{ м}^3}{0.2} = 492.8 \text{ м}^3$ **Ответ:** Для сжигания 60 кг древесного угля потребуется 492.8 м³ воздуха. **Развернутый ответ для школьника:** Представь, что тебе нужно сжечь уголь, чтобы получить тепло. Но в угле есть не только то, что горит (углерод), но и то, что не горит (примеси). Сначала нужно узнать, сколько чистого углерода содержится в угле. Потом мы записываем реакцию горения: углерод соединяется с кислородом из воздуха и получается углекислый газ. Чтобы сжечь весь углерод, нужен кислород. Мы узнали, сколько углерода нужно сжечь и, следовательно, сколько кислорода потребуется. Затем мы посчитали, какой объем кислорода нужен. Но кислород не берется из ниоткуда, он находится в воздухе. А в воздухе кислорода только 20% (0.2). Поэтому, чтобы получить нужное количество кислорода, нам потребуется гораздо больший объем воздуха. В итоге, чтобы сжечь уголь, нам нужен огромный объем воздуха!