Вопрос школьника
Определите объем озонированного кислорода, содержащего 15% озона, который необходим для сжигания 10 л пропана.
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо знать, что при сжигании пропана образуется углекислый газ и вода, а также что озон является окислителем и может использоваться для сжигания различных веществ.
Сначала определим количество пропана, которое необходимо сжечь. Для этого воспользуемся уравнением реакции сжигания пропана:
C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
Из уравнения видно, что для сжигания одного моля пропана необходимо 5 молей кислорода. Так как мы знаем объем пропана (10 л), то можем определить количество молей пропана:
n(C3H8) = V / Vm = 10 / 22.4 = 0.446 моль
Следовательно, для сжигания этого количества пропана необходимо:
n(O2) = 5 * n(C3H8) = 2.23 моль кислорода
Теперь определим, сколько озонированного кислорода необходимо для сжигания этого количества пропана. Для этого воспользуемся соотношением между объемами газов и их количеством молей:
V = n * Vm
где V — объем газа, n — количество молей газа, Vm — молярный объем газа при стандартных условиях (22.4 л/моль).
Так как мы знаем, что озонированный кислород содержит 15% озона, то количество молей кислорода в этом газе будет равно:
n(O2) = 0.85 * n * Vm
А количество молей озона будет равно:
n(O3) = 0.15 * n * Vm
Так как нам нужно определить объем озонированного кислорода, то можем выразить его через количество молей кислорода и озона:
V = (n(O2) + n(O3)) * Vm
Подставляя значения, получаем:
V = (0.85 * 2.23 + 0.15 * n(O3)) * 22.4
Теперь осталось только определить количество молей озона, которое необходимо для сжигания пропана. Для этого воспользуемся уравнением реакции окисления пропана озоном:
C3H8 + 5O3 → 3CO2 + 4H2O + 5O2
Из уравнения видно, что для сжигания одного моля пропана необходимо 5 молей озона. Следовательно, для сжигания 0.446 моль пропана необходимо:
n(O3) = 5 * 0.446 = 2.23 моль озона
Подставляя это значение в формулу для объема озонированного кислорода, получаем:
V = (0.85 * 2.23 + 0.15 * 2.23) * 22.4 = 44.8 л
Ответ: объем озонированного кислорода, содержащего 15% озона, который необходим для сжигания 10 л пропана, равен 44.8 л.
