Який обсяг речовини відповідає 86 літрам вуглекислого газу, який утворився під час спалювання бутану? Які були об’єми
Пояснення: Для розв’язання цієї задачі потрібно знати вихідні дані та зв’язок між об’ємами газів. Згідно із Законом Шарля, при незмінному тиску та температурі, об’єм газу прямо пропорційний його кількості, тобто V1/V2 = n1/n2, де V1 і V2 — об’єми газів, n1 і n2 — кількості газів (у молях). У нашому випадку, ми маємо вуглекислий газ, який утворився під час спалювання бутану. Щоб знайти об’єм газу, спочатку необхідно визначити його кількість за допомогою стехіометричного співвідношення між бутаном і вуглекислим газом, згідно з хімічним рівнянням:
C4H10 + O2 -> CO2 + H2O
Де бутан (C4H10) згоряє з киснем (O2) і утворює вуглекислий газ (CO2) та воду (H2O). Так як задача не надає інформації про кількість бутану, ми не можемо знайти точну кількість вуглекислого газу. Але ми можемо встановити пропорційний зв’язок між кількістю бутану та вуглекислого газу. Для цього можна скористатися коефіцієнтами стехіометрії у хімічному рівнянні. У нашому випадку, коефіцієнти 1:4 вказують на те, що для 1 моля бутану утвориться 4 моля вуглекислого газу, тобто n1:n2 = 1:4. Знаючи кількість вуглекислого газу, ми можемо встановити пропорційний зв’язок для об’ємів газів, застосовуючи Закон Шарля. У даному випадку V1/V2 = 1/4 равноствує об’єму вуглекислого газу із задачі до об’єму бутану:
V1/V2 = VCO2/Vbutane = 1/4
Отже, об’єм бутану (Vbutane) буде дорівнювати 4 рази більше об’єму вуглекислого газу (VCO2). Знаючи об’єм вуглекислого газу (86 літрів), ми обчислюємо обсяг бутану за допомогою простого обчислення:
Vbutane = VCO2 × 4 = 86 л × 4 = 344 л
Отже, об’єм бутану, що згорів, дорівнює 344 літрам.
Приклад використання: Відповідь на поставлену задачу — обсяг бутану, що згорів, становить 344 літри.
Рекомендації: Щоб краще зрозуміти пропорційний зв’язок між об’ємами газів, рекомендується детально вивчити Закон Шарля та його застосування у розв’язанні подібних задач. Також, корисно ознайомитися зі стехіометрією та коефіцієнтами хімічних реакцій, адже це допоможе розуміти взаємозв’язок між кількістю речовин. Практичне виконання багатьох хімічних реакцій та обчислення об’ємів газів також сприятиме кращому розумінню даної теми.
Вправа: Яка кількість амоніаку (NH3) утвориться при повній реакції 5 молей водню (H2) з ексцесом азоту (N2), враховуючи рівняння реакції:
3H2 + N2 -> 2NH3