Каков объем газообразных продуктов сгорания и объем воздуха, нужный для сгорания 80 г метанола СН3ОН при температуре

Эта задача может быть решена, используя понятие стехиометрии, которая изучает количественные соотношения между реагентами и продуктами в химической реакции. Давайте решим эту задачу пошагово:

Шаг 1: Найдем уравнение реакции горения метанола (СН3ОН).

Уравнение реакции горения метанола:

\[
2CH_3OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 4H_2O
\]

Шаг 2: Выразим мольные коэффициенты реагентов и продуктов.

Исходя из данного уравнения, мы видим, что каждые две молекулы метанола реагируют с тремя молекулами кислорода и образуют две молекулы углекислого газа (СО2) и четыре молекулы воды (Н2О).

Шаг 3: Найдем мольную массу метанола (СН3ОН).

M(H) = 1.0078 г/моль

M(C) = 12.01 г/моль

M(O) = 15.999 г/моль

Мольная масса метанола (СН3ОН) равна:

M(СН3ОН) = (4 x M(H)) + M(C) + (1 x M(O)) = (4 x 1.0078) + 12.01 + 15.999 = 32.042 г/моль

Шаг 4: Найдем количество молей метанола (СН3ОН) в 80 г метанола.

Количество молей метанола (СН3ОН) вычисляется по формуле:

\[
n = \frac{m}{M}
\]

где n - количество молей, m - масса вещества, M - мольная масса вещества.

Подставим значения:

n(СН3ОН) = \(\frac{80}{32.042} = 2.496\) моль

Шаг 5: Найдем количество молей газообразных продуктов сгорания.

Согласно уравнению реакции горения метанола, на каждые 2 молекулы метанола образуется 4 молекулы воды. Таким образом, 2.496 моль метанола (СН3ОН) превращаются в 4 x 2.496 = 9.984 моль воды (Н2О).

Шаг 6: Найдем объем газообразных продуктов сгорания.

Объем газообразных продуктов сгорания можно найти, используя уравнение состояния идеального газа:

\[
V = n \cdot RT / P
\]

где V - объем, n - количество молей, R - газовая постоянная, T - температура в Кельвинах, P - давление в Паскалях.

R = 8.314 Дж/(моль·К) (газовая постоянная)

T = 20 + 273.15 = 293.15 К (температура в Кельвинах)

P = 101325 Па (давление в Паскалях)

Подставим значения и найдем объем газообразных продуктов сгорания (воды):

V(вода) = \(\frac{9.984 \cdot 8.314 \cdot 293.15}{101325}\) м³

V(вода) = 0.221 м³

Шаг 7: Найдем объем воздуха, необходимый для сгорания метанола.

Объем воздуха, необходимый для сгорания метанола, равен сумме объемов метанола и газообразных продуктов сгорания:

V(воздух) = 2.496 моль + 0.221 м³

V(воздух) = 2.717 м³

Итак, для сгорания 80 г метанола (СН3ОН) при температуре 20 °С и давлении 101325 Па требуется объем газообразных продуктов сгорания, равный 0.221 м³, и объем воздуха, равный 2.717 м³.