Question

Сколько литров ацетилена сгорело, если известно, что для этого было израсходовано 24 л воздуха (н.у.)? Хватит ли получившегося СО2 для нейтрализации до средней соли 150 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия (ρ = 1,2 г/мл)? Ответ подтвердите расчетом.

Answer 1

Уравнения реакций:

2C2H2 + 5O2 = 4CO2+ 2H2O

CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O

Рассчитаем объем кислорода:
V(O2) = 0.21*V(возд) = 0,21*24л = 5,04л

Рассчитаем количество вещества кислорода:

n = V/Vm = 5,04л/22,4л/моль = 0,225моль

По уравнению реакции:

n(CO2) = 0.8*n(O2) = 0,8*0,225моль = 0,18моль

По уравнению реакции:

n(C2H2) = 0.4*n(O2) = 0.4*0,225моль = 0,09моль

Рассчитаем объем ацетилена:

V = Vm*n = 22,4л/моль*0,09моль =  2,016л

Рассчитаем количество вещества гидроксида:

n(NaOH) = w*p*V/40 = 0,1*150мл*1,2г/мл/40г/моль = 0,45моль

По уравнению реакции:

n(NaOH) = 2n(CO2) = 2*0,18моль = 0,36моль

Ответ: объем ацетилена: 2,016л, CO2 - хватит

 

Answer 2

Для начала давайте разберём, сколько литров ацетилена сгорело. Обычно ацетилен сгорает с образованием углекислого газа (CO2) и воды (H2O) по следующему уравнению:

\[2C2H2 + 5O2 → 4CO2 + 2H2O\]

Известно, что для сгорания ацетилена было израсходовано 24 л воздуха (нормальных условий). Один молекулярный объём газа (например, литр при нормальных условиях) содержит столько молекул, сколько содержит один моль газа при стандартных условиях (STP). В данном случае, чтобы потребовалось 24 л воздуха, нужно учесть соотношение его компонентов.

По уравнению сгорания ацетилена, каждые 2 молекулы ацетилена требуют 5 молекул \(O_2\). Следовательно, если на 2 молекулы ацетилена приходится 5 молекул \(O_2\), то на 1 молекулу ацетилена приходится \(5/2\) молекул \(O_2\). Таким образом, на \(24\) л \(O_2\) приходится \(24/(5/2)\) л ацетилена.

\[24 \text{ л \(O_2\)} \times \frac{2}{5} = 9.6 \text{ л ацетилена}\]

Теперь рассмотрим необходимое количество \(CO_2\) для нейтрализации \(150 \text{ мл}\) \(10\%\) раствора гидроксида натрия (\(NaOH\)).

Первым шагом найдём количество вещества \(NaOH\) в \(150 \text{ мл}\) \(10\%\) раствора:

\[150 \text{ мл} \times 0.10 = 15 \text{ г}\]

Используем уравнение реакции между \(NaOH\) и \(CO_2\), зная, что \(NaOH\) реагирует с \(CO_2\) следующим образом:

\[NaOH + CO_2 → NaHCO_3\]

\(NaOH\) реагирует с \(CO_2\) в соотношении \(1:1\), то есть \(15 \text{ г}\) \(NaOH\) реагируют с таким же количеством \(CO_2\).

Теперь переведём \(15 \text{ г}\) \(NaOH\) в моль \(CO_2\), зная молярную массу \(NaOH\) ( \(40 \text{ г/моль}\) для \(Na\), \(16 \text{ г/моль}\) для \(O\), \(1 \text{ г/моль}\) для \(H\)):

\[15 \text{ г} = \frac{15 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0.375 \text{ моль}\]

Таким образом, для нейтрализации \(15 \text{ г}\) \(NaOH\) потребуется \(0.375 \text{ моль}\) \(CO_2\).

Теперь найдём объём \(CO_2\) при стандартных условиях, зная, что \(1 \text{ моль}\) газа занимает \(22.4 \text{ л}\) при стандартных условиях:

\[0.375 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 8.4 \text{ л}\]

Итак, для нейтрализации \(150 \text{ мл}\) \(10\%\) раствора \(NaOH\) потребуется \(8.4 \text{ л}\) \(CO_2\). Таким образом, получившийся \(9.6 \text{ л}\) \(CO_2\) достаточно для нейтрализации \(150 \text{ мл}\) \(10\%\) раствора \(NaOH\).