5. Какова масса метана, потребовавшаяся для полного сгорания, если при этом использовалось 11,2 л (н.у.) кислорода?

Для решения данной задачи, нам понадобится знание молярных объемов газов и их соотношений при сгорании. Давайте разберемся пошагово:

1. Сначала определим молекулярные формулы данных газов. Метан обозначается как CH4, а этан - как C2H6.

2. Найдем молярные массы данных газов. Молярная масса метана (CH4) равна 16,04 г/моль, а молярная масса этана (C2H6) равна 30,07 г/моль.

3. Рассчитаем количество молей кислорода, используя молярные объемы. Для этого разделим заданный объем кислорода на 22,4 л/моль (молярный объем идеального газа). В данном случае получим:

Количество молей кислорода = 11,2 л / 22,4 л/моль = 0,5 моль кислорода.

4. Далее, зная уравнение реакции сгорания метана и этана, мы видим, что для полного сгорания 1 моля метана требуется 2 моля кислорода. Таким образом, нам понадобится:

Количество молей метана = (0,5 моль кислорода) / (2 моля кислорода/1 моль метана) = 0,25 моль метана.

5. Чтобы найти массу метана, мы умножаем количество молей метана на его молярную массу:

Масса метана = 0,25 моль * 16,04 г/моль = 4,01 г метана.

Таким образом, для полного сгорания 11,2 л кислорода будет требоваться 4,01 г метана.

Теперь перейдем ко второй части задачи, где нужно найти объем воздуха для сгорания 320 л этана. Учитывая объемную долю кислорода в воздухе, продолжаем решение:

6. Определим объемную долю кислорода в воздухе. Объемная доля кислорода в воздухе составляет примерно 21% (0,21).

7. Найдем количество молей этана. Для этого разделим заданный объем этана на 22,4 л/моль:

Количество молей этана = 320 л / 22,4 л/моль = 14,29 моль этана.

8. Теперь посчитаем количество молей кислорода, необходимых для сгорания этана. Учитывая соотношение из уравнения реакции сгорания этана (C2H6 + 3,5O2 → 2CO2 + 3H2O), видим, что для полного сгорания 1 моля этана требуется 3,5 моля кислорода.

Количество молей кислорода = (14,29 моль этана) * (3,5 моля кислорода/1 моль этана) = 50 молей кислорода.

9. Найдем объем воздуха, который содержит указанное количество кислорода. Для этого разделим количество молей кислорода на его объемную долю в воздухе:

Объем воздуха = (50 моль кислорода) / (0,21 моль кислорода/1 л воздуха) = 238,1 л воздуха.

Таким образом, для сгорания 320 л этана при учете объемной доли кислорода в воздухе будет необходимо 238,1 л воздуха.