Вправа 1. Обчисліть і позначте об’єм кисню (н.у.), що витратиться в реакції з воднем, якщо утворилася водяна пара об’ємом 360 л.
| А 180 л | Б 360 л | В 200 л | Г 280 л |
Відомо: V(H2O)=360 л. Знайти: V(O2)-?
Напишемо рівняння реакції: O2 + 2H2 = 2Н2О.
Оскільки V(O2):V(H2O)=1:2, то
V(О2)=V(H2O):2 = 360 л : 2 = 180 л.
Відповідь: 180 л.
Вправа 2. Обчисліть і позначте об’єм кисню (н.у.), що витратиться на повне згоряння етену об’ємом 75 л.
| А 200 л | Б 220 л | В 225 л | Г 235 л |
Відомо: V(C2H4)=75 л. Знайти: V(O2)-?
Напишемо рівняння реакції: C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2Н2О.
Оскільки V(C2H4):V(O2)=1:3, то
V(О2)=3•V(С2Н4)= 3•75 л = 225 л.
Відповідь: 225 л.
Вправа 3. Етин об’ємом 179,2 л повністю згорів у кисні. Обчисліть об’єм (н.у.) кисню, що витратиться.
Відомо: V(C2H2)=179,2 л. Знайти: V(O2)-?
Напишемо рівняння реакції: 2C2H2 + 5O2 → 4CO2 + 2Н2О.
Оскільки V(C2H2):V(O2)=2:5, тоді 5•V(C2H2)=2•V(O2), то
V(О2)=5•V(С2Н2):2=5•179,2 л : 2=448 л.
Відповідь: 448 л.
Вправа 4. Під час повного згоряння пропану утворився карбон (IV) оксид об’ємом 120 л (н.у.). Обчисліть об’єми вихідних речовин (н. у.).
Відомо: V(CО2)=120 л. Знайти: V(O2)-?
Напишемо рівняння реакції: C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4Н2О.
Оскільки V(C3H8):V(СO2)=1:3, то
V(С3Н8)=V(СО2):3=120 л:3=40 л.
Оскільки V(O2):V(СO2)=5:3, тоді 3•V(O2)=5•V(CO2), то
V(O2)=5•V(СО2):3=5•120 л : 3=200 л.
Відповідь: 40 л C3H8, 200 л O2.
Вправа 5. На згоряння суміші метану з азотом об’ємом 960 л витрачено кисень об’ємом 1804,8 л (н.у.). Обчисліть об'ємну частку метану в суміші.
Відомо: V(CH4,N2)=960 л; V(O2)=1804,8 л. Знайти: φ(СН4)-?
Розв'язування
І спосіб
З киснем будуть реагувати обидві речовини суміші, тому записуємо два рівняння реакції:
СH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O (1)
N2 + O2 = 2NO (2)
Приймаємо об'єм метану за х л, тобто V(CH4)=х л, тоді об'єм азоту дорівнює (960-x) л, тобто V(N2)=(960-x) л.
За рівнянням реакції (1) V(CH4):V1(O2)=1:2, тоді V1(O2)=2•V(CH4)=2x.
За рівнянням реакції (2) V(N2):V2(O2)=1:1, тоді V2(O2)=V(N2)=960-x.
За умовою задачі всього витратили 1804,8 л.
Складаємо алгебраїчне рівняння і розв'язуємо його.
2•х + (960-x)= 1804,8
2•х - х = 1804,8 - 960
x = 845
Отже, V(CH4)=845 л.
Об'ємну частку сполуки в суміші обчислюємо за формулою: φ(сполуки)=V(сполуки)/V(суміші).
φ(СН4)=V(СН4)/V(СН4,N2)=845 л : 960 л = 0,88, або 88%.
ІІ спосіб
З киснем будуть реагувати обидві речовини суміші, тому записуємо два рівняння реакції:
СH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O (1)
N2 + O2 = 2NO (2)
Нехай v(CH4)=х моль, тоді за рівняння реакції (1), виділиться кисень кількістю речовини v1(O2)=2x моль.
Нехай v(N2)=у моль, тоді за рівняння реакції (2), виділиться кисень кількістю речовини v2(O2)=у моль.
Знайдемо v(CH4,N2)=V/VM=960 л : 22,4 л/моль=42,86
Знайдемо v(O2)=V/VM=1804,8 л : 22,4 л/моль=80,57
Cкладемо систему рівнянь:
v(CH4)+v(N2)=v(CH4,N2)
v1(O2)+v2(O2)=v(O2)
Підставимо змінні, отримаємо систему рівнянь:
х + у = 42,86
2х + у = 80,57
Помножимо перше рівняння на -1, отримаємо систему рівнянь:
-х - у = -42,86
2х + у = 80,57
Додамо два рівняння, отримаємо:
х = v(CH4)=37,71
Обчислюємо об'єм метану кількістю речовини 37,71 моль за формулою V=v•VM, де VM - постійна величина і за н.у. дорівнює 22,4 л/моль.
V(СH4)=v(СH4)•VM=37,71 моль•22,4 л/моль=845 л.
Об'ємну частку сполуки в суміші обчислюємо за формулою: φ(сполуки)=V(сполуки)/V(суміші).
φ(СН4)=V(СН4)/V(СН4,N2)=845 л : 960 л = 0,88, або 88%.
Відповідь: φ(СН4)=88%.
Вправа 6. До складу природного газу входять: метан (масова правильно об'ємна частка 90%), етан (масова правильно об'ємна частка 5%) і негорючі домішки. Обчисліть, який об’єм кисню (н. у.) треба витратити на згоряння цього газу об’ємом 1 м3.
Дано: V(суміші)=1 м3=1000 л; φ(СН4)=90%; φ(С2Н6)=5%
Знайти: V(О2)-?
Розв'язуванння.
Об'єм речовини знаходимо з формули обчислення об'ємної частки речовини (φ):
V(речовини)=(φ(речовини)•V(суміші)):100%.
V(CH4)=(φ(СН4)•V(суміші)):100%=(90%•1000 л):100%=900 л.
V(C2H6)=(φ(С2Н6)•V(суміші)):100%=(5%•1000 л):100%=50 л.
Запишемо рівняння реакції горіння метану і етану.
СН4 + 2О2 → СО2 + 2Н2О (1)
2С2Н6 + 7О2 → 4СО2 + 6Н2О (2)
Оскільки за рівнянням реакції (1) V(СН4):V1(О2)=1:2, то
V1(О2)=2•V(CH4)=2•900 л=1800 л.
Оскільки за рівнянням реакції (2) V(С2Н6):V2(О2)=2:7, то
V2(О2)=7•V(C2H6):2=7•50 л:2 =175 л.
Сумарний об'єм кисню:
V(О2)=V1(О2)+V2(О2)=1800 л + 175 л = 1975 л.
Відповідь: 1975 л.
Вправа 7. Суміш метану й етену об’ємом 176 л, у якій об’ємна частка насиченого вуглеводню становить 40%, повністю спалили. Обчисліть об’єм (н.у.) витраченого кисню та утвореного карбон (IV) оксиду.
Дано: V(суміші)=176 л; φ(СН4)=40%
Знайти: V(О2)-?, V(CO2)-?
Розв'язуванння.
Об'єм речовини знаходимо з формули обчислення об'ємної частки речовини (φ):
V(речовини)=(φ(речовини)•V(суміші)):100%.
V(CH4)=(φ(СН4)•V(суміші)):100%=(40%•176 л):100%=70,4 л.
V(C2H4)=V(суміші) - V(CH4)=176 л - 70,4 л = 105,6 л.
Запишемо рівняння реакції горіння метану і етену.
СН4 + 2О2 → СО2 + 2Н2О (1)
С2Н4 + 3О2 → 2СО2 + 2Н2О (2)
Оскільки за рівнянням реакції (1) V(СН4):V1(О2)=1:2, то
V1(О2)=2•V(CH4)=2•70,4 л=140,8 л.
Оскільки за рівнянням реакції (2) V(С2Н4):V2(О2)=1:3, то
V2(О2)=3•V(C2H4)=3•105,6 л=316,8 л.
Сумарний об'єм кисню:
V(О2)=V1(О2)+V2(О2)=140,8 л + 316,8 л = 457,6 л.
Оскільки за рівнянням реакції (1) V(СН4):V1(СО2)=1:1, то
V1(СО2)=V(CH4)=70,4 л
Оскільки за рівнянням реакції (2) V(С2Н4):V2(СО2)=1:2, то
V2(СО2)=2•V(C2H4)=2•105,6 л=211,2 л.
Сумарний об'єм карбон (IV) оксиду:
V(СО2)=V1(СО2)+V2(СО2)=70,4 л + 211,2 л = 281,6 л.
Відповідь: 457,6 л О2 і 281,6 л СО2.