Какое количество теплоты выделяется при сгорании 9,3 г бутана с образованием оксида углерода (IV) и паров воды?

Для решения данной задачи, нам понадобится знание оборотных реакций сгорания. Оборотная реакция сгорания бутана выглядит следующим образом:

\[2C_4H_{10}(г) + 13O_2(г) \rightarrow 8CO_2(г) + 10H_2O(г)\]

Мы знаем, что в данной реакции 9,3 г бутана полностью сгорает и образуется оксид углерода (IV) и пары воды. Теплота образования (или выделения тепла) реакции равна разнице между энергией связей разрушаемых молекул и энергией связей образующихся молекул.

Для начала, давайте посчитаем количество вещества бутана. Используя молярную массу бутана (\(C_4H_{10}\)), которая равна 58,12 г/моль, найдем количество молей бутана:

\[n(C_4H_{10}) = \frac{9,3\ г}{58,12\ г/моль} \approx 0,16\ моль\]

Теперь мы можем использовать соотношение между коэффициентами реакции и количество молей, чтобы определить количество молей оксида углерода (IV) и паров воды, которые образуются при полном сгорании 9,3 г бутана.

В соответствии с оборотной реакцией сгорания, коэффициенты стехиометрической пропорции такие:

\[2\ моль\ C_4H_{10} \rightarrow 8\ моль\ CO_2\]
\[2\ моль\ C_4H_{10} \rightarrow 10\ моль\ H_2O\]

Таким образом, количество молей CO2 и H2O будет равно:

\[n(CO_2) = 8 \cdot 0,16\ моль = 1,28\ моль\]
\[n(H_2O) = 10 \cdot 0,16\ моль = 1,6\ моль\]

Теперь мы можем использовать закон Гесса для вычисления теплоты реакции. Согласно закону Гесса, теплота образования реакции равна сумме теплот образования продуктов минус сумма теплот образования реагентов.

Теплота образования оксида углерода (IV) и паров воды равна:

\[\Delta H_{rxn} = 8\cdot \Delta H_{f, CO2} + 10\cdot \Delta H_{f, H2O}\]

Значения стандартных теплот образования (\(\Delta H_{f}\)) оксида углерода (IV) и воды можно найти в химических справочниках. Подставив значения, мы можем вычислить:

\[\Delta H_{rxn} = 8\cdot (-393,51\ кДж/моль) + 10\cdot (-285,83\ кДж/моль)\]

\[\Delta H_{rxn} \approx -4860\ кДж\]

Таким образом, при сгорании 9,3 г бутана с образованием оксида углерода (IV) и паров воды выделяется приблизительно 4860 кДж теплоты.

Итак, количество теплоты, выделяющейся при сгорании 9,3 г бутана, составляет примерно 4860 кДж.