Вопрос школьника
Обчисліть масу і кількість речовини етанолу та об’єм кисню (н. у.), що вступили в реакцію повного окиснення етанолу, якщо утворився карбон (ІV) оксид об’ємом 896 л
Ответ от учителя
Для розв’язання цієї задачі необхідно скористатися хімічною реакцією повного окиснення етанолу:
C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O
За цією реакцією, одна молекула етанолу (C2H5OH) реагує з трьома молекулами кисню (O2) і утворює дві молекули вуглекислого газу (CO2) та три молекули води (H2O).
Для того, щоб знайти масу етанолу, який вступив в реакцію, необхідно знати об’єм карбон (ІV) оксиду, який утворився. Оскільки об’єм карбон (ІV) оксиду становить 896 л, то можна вважати, що цей об’єм складається з двох молекул CO2. Отже, ми можемо записати таку рівність:
2CO2 → 896 л
Оскільки одна молекула CO2 має молекулярну масу 44 г/моль, то дві молекули CO2 мають масу:
2 × 44 г/моль = 88 г/моль
Отже, маса етанолу, який вступив в реакцію, може бути знайдена за допомогою стехіометричного коефіцієнта, який відповідає за співвідношення між масою етанолу та масою CO2 у реакції. За рівнянням реакції, стехіометричний коефіцієнт для етанолу дорівнює 1. Тому маса етанолу може бути знайдена за формулою:
маса етанолу = маса CO2 / стехіометричний коефіцієнт = 88 г / 1 = 88 г
Отже, маса етанолу, який вступив в реакцію, становить 88 г.
Для того, щоб знайти кількість речовини етанолу, можна скористатися формулою:
кількість речовини = маса / молярна маса
Молярна маса етанолу (C2H5OH) дорівнює:
2 × молярна маса вуглецю + 6 × молярна маса водню + молярна маса кисню = 2 × 12 г/моль + 6 × 1 г/моль + 1 × 16 г/моль = 46 г/моль
Отже, кількість речовини етанолу може бути знайдена за формулою:
кількість речовини етанолу = маса етанолу / молярна маса етанолу = 88 г / 46 г/моль = 1,91 моль
Отже, кількість речовини етанолу, який вступив в реакцію, становить 1,91 моль.
Для того, щоб знайти об’єм кисню, який вступив в реакцію, можна скористатися стехіометричними коефіцієнтами у рівнянні реакції. За рівнянням реакції, одна молекула етанолу реагує з трьома молекулами кисню. Отже, для однієї молекули етанолу необхідно три молекули кисню. Для 1,91 моля етанолу необхідно:
1,91 моль етанолу × 3 молекули кисню / 1 молекула етанолу = 5,73 моль кисню
Об’єм кисню можна знайти за допомогою формули:
об’єм = кількість речовини × молярний об’єм при нормальних умовах (н. у.)
Молярний об’єм кисню при нормальних умовах дорівнює 22,4 л/моль. Отже, об’єм кисню можна знайти за формулою:
об’єм кисню = кількість речовини кисню × молярний об’єм при н. у. = 5,73 моль × 22,4 л/моль = 128,3 л
Отже, об’єм кисню, який вступив в реакцію, становить 128,3 л.
