Вопрос школьника
В соответствии с термохимическим уравнением реакции
CH4(г) + 2O2(г) = CO2(г) + 2H2O(г) + 802 кДж,
выделилось 2406 кДж теплоты. Определите объем (н.у.) израсходованного кислорода
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать закон Лавуазье-Лапласа, который гласит, что при химической реакции объем газов, участвующих в реакции, пропорционален их коэффициентам в уравнении реакции.
В данном случае коэффициент перед кислородом равен 2, то есть на каждый молекулу метана требуется две молекулы кислорода. Поэтому, чтобы определить объем кислорода, необходимый для реакции, нужно знать количество метана, участвующего в реакции.
Для этого воспользуемся формулой расчета количества вещества:
n = m/M,
где n — количество вещества, моль;
m — масса вещества, г;
M — молярная масса вещества, г/моль.
Молярная масса метана (CH4) равна 16 г/моль, поэтому количество метана, участвующего в реакции, можно определить следующим образом:
n(CH4) = m(CH4)/M(CH4) = 1 г / 16 г/моль = 0,0625 моль.
Теперь можно определить количество кислорода, участвующего в реакции:
n(O2) = 2 * n(CH4) = 2 * 0,0625 моль = 0,125 моль.
Для определения объема кислорода в нормальных условиях (н.у.) воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
V = n * Vm,
где V — объем газа, л;
Vm — молярный объем газа при н.у., л/моль.
Молярный объем газа при н.у. равен 22,4 л/моль, поэтому объем кислорода, участвующего в реакции, можно определить следующим образом:
V(O2) = n(O2) * Vm = 0,125 моль * 22,4 л/моль = 2,8 л.
Таким образом, для реакции горения 1 г метана необходимо 2,8 л кислорода в нормальных условиях.
