Question

Горит смесь массой 20 граммов, которая состоит из метанола и этанола, где метанола 20%. Найти объем кислорода необходимого для горения смеси

Answer 1

Ответ: 30,372 л

Дано:

m(см.) = 20 г

ω(СН₃ОН) = 20% или 0,2

V(O₂)-?

Объяснение:

m(CH₃OH) = m(см.)*ω(СН₃ОН) =20 г*0,2 = 4 г

m(C₂H₅OH) = m(см.) - m(CH₃OH) = 20 г - 4 г = 16 г

М(СН3ОН) = 32 г/моль

n(CH3OH) = m(CH₃OH)/M(CH₃OH) = 4 г/32 г/моль = 0,125 моль

М(С2Н5ОН) = 46 г/моль

n(C2H5OH) = m(C₂H₅OH)/M(C₂H₅OH) = 16 г/46 г/моль = 0,3478 моль

Составляем УХР1 и УХР2:

2СН₃ОН + 5О₂ = 2СО₂ + 4Н₂О (1)

С₂Н₅ОН + 3О₂ = 2СО₂ + 3Н₂О (2)

Из УХР1 видно, что n₁(O₂) = 2,5n(CH3OH)

n₁(O₂) = 2,5*0,125 моль = 0,3125 моль

Из УХР2 видно, что n₂(O₂) = 3n(C₂H₅OH)

n₂(O₂) = 3*0,3478 моль = 1,0434 моль

Общее количество кислорода:

n(O₂) =n₁(O₂)+n₂(O₂) = 0,3125 моль+1,0434 моль =  1,3559 моль

Находим объем кислорода необходимого для горения смеси:

V(O₂) = n(O₂)*Vm = 1,3559 моль*22,4 л/моль = 30,372 л

Ответ: 30,372 л

Answer 2

Для решения этой задачи, сначала нужно определить количество метанола и этанола в смеси, затем рассчитать количество кислорода, необходимого для горения каждего из этих компонентов, и, наконец, сложить оба значения, чтобы найти общее количество кислорода, необходимое для горения смеси.

1. Начнем с определения количества метанола и этанола в смеси. У нас есть 20 г смеси, и 20% из этой массы составляет метанол. Для определения массы метанола в смеси, умножим массу смеси на долю метанола:

Масса метанола = 20 г * 0.20 = 4 г метанола

Масса этанола в смеси = Масса смеси - Масса метанола = 20 г - 4 г = 16 г этанола

2. Теперь рассчитаем количество кислорода, необходимого для горения каждого из этих компонентов. Для этого используем уравнения сгорания для метанола и этанола:

Сгорание метанола (CH₃OH): CH₃OH + 1.5O₂ -> CO₂ + 2H₂O

Сгорание этанола (C₂H₅OH): C₂H₅OH + 3O₂ -> 2CO₂ + 3H₂O

Из уравнений видно, что для сгорания 1 моль метанола требуется 1.5 моль кислорода, а для сгорания 1 моль этанола требуется 3 моль кислорода.

3. Теперь рассчитаем количество молей метанола и этанола в смеси:

Молярная масса метанола (CH₃OH) = 32 g/mol Молярная масса этанола (C₂H₅OH) = 46 g/mol

Моли метанола = Масса метанола / Молярная масса метанола = 4 г / 32 g/mol = 0.125 моль метанола Моли этанола = Масса этанола / Молярная масса этанола = 16 г / 46 g/mol = 0.348 моль этанола

4. Теперь рассчитаем количество кислорода, необходимого для сгорания метанола и этанола:

Количество кислорода для метанола = 0.125 моль метанола * 1.5 моль O₂/моль CH₃OH = 0.1875 моль O₂ Количество кислорода для этанола = 0.348 моль этанола * 3 моль O₂/моль C₂H₅OH = 1.044 моль O₂

5. Теперь сложим количество кислорода для метанола и этанола, чтобы найти общее количество кислорода, необходимое для горения смеси:

Общее количество кислорода = 0.1875 моль O₂ + 1.044 моль O₂ = 1.2315 моль O₂

6. Чтобы найти объем кислорода при стандартных условиях (0°C и 1 атм), воспользуемся законом состояния идеального газа:

V = (n * R * T) / P

где: V - объем газа (в литрах) n - количество вещества газа (в молях) R - универсальная газовая постоянная (R = 0.0821 л * атм / (моль * K)) T - абсолютная температура (в Кельвинах) P - давление (в атмосферах)

Для кислорода при стандартных условиях T = 273 К, P = 1 атм, и n = 1.2315 моль.

V = (1.2315 моль * 0.0821 л * атм / (моль * K) * 273 К) / 1 атм = 27.24 литра

Таким образом, объем кислорода, необходимого для горения смеси массой 20 граммов, состоящей из метанола и этанола (где метанола 20%), при стандартных условиях составляет примерно 27.24 литра.