Какова объемная доля кислорода в обогащенном кислородом воздухе, который был использован для сжигания 9 г алюминия?

Для решения этой задачи мы будем использовать знания о стехиометрии реакций и законов сохранения массы.

Сначала нам необходимо определить реакцию сгорания алюминия в кислороде. Реакция принимает следующий вид:

\(4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3\)

Здесь мы видим, что на каждые 4 моля алюминия требуется 3 моля кислорода для образования 2 молей оксида алюминия.

Далее нам нужно выразить массу кислорода в реакции через массу алюминия. Для этого мы используем молярные массы элементов:

Молярная масса алюминия (Al) = 26.98 г/моль
Молярная масса кислорода (O) = 16.00 г/моль

Теперь мы можем рассчитать количество молей кислорода, необходимое для реакции сгорания 9 г алюминия. Для этого мы делим массу алюминия на его молярную массу:

\(n(Al) = \frac{m(Al)}{M(Al)}\)
\(n(Al) = \frac{9\,г}{26.98\,г/моль} \approx 0.334\,моль\)

Так как коэффициент при кислороде в реакции равен 3, то нам нужно умножить количество молей алюминия на этот коэффициент:

\(n(O) = 3 \cdot n(Al) = 3 \cdot 0.334\,моль = 1.002\,моль\)

Теперь мы можем рассчитать массу кислорода, используя количество молей и молярную массу:

\(m(O) = n(O) \cdot M(O) = 1.002\,моль \cdot 16.00\,г/моль = 16.032\,г\)

Таким образом, масса кислорода, используемая для сжигания 9 г алюминия, составляет 16.032 г.

Наконец, объемная доля кислорода в обогащенном кислородом воздухе может быть рассчитана, используя массу кислорода и массу общего составляющего воздуха:

Доля кислорода = \(\frac{m(O)}{m(O_2)} \cdot 100\%\)

Сравнение масс кислорода и кислорода в \(O_2\):
Молярная масса \(O_2\) = 2 \cdot M(O) = 2 \cdot 16.00\,г/моль = 32.00\,г

Теперь мы можем рассчитать объемную долю кислорода:

\[\text{Доля кислорода} = \frac{16.032\,г}{32.00\,г} \cdot 100\% \approx 50.097\%\]

Таким образом, объемная доля кислорода в обогащенном кислородом воздухе составляет примерно 50.097%.