Определите, какой объем (в литрах при нормальных условиях) израсходованного воздуха, если был сожжен следующий газовый

Для решения данной задачи, необходимо знать, что при сжигании газовых смесей с кислородом происходит химическая реакция, в результате которой образуется углекислый газ и вода. В данной задаче нужно определить объем израсходованного воздуха, поэтому мы будем исходить из предположения, что объемная доля кислорода в воздухе остается неизменной и равна 21%.

Метан (СН4) обладает формулой горения:
\(CH4 + 2O2 \rightarrow CO2 + 2H2O\)

Этан (С2Н6):
\(C2H6 + \frac{7}{2}O2 \rightarrow 2CO2 + 3H2O\)

Пропан (С3Н8):
\(C3H8 + \frac{5}{2}O2 \rightarrow 3CO2 + 4H2O\)

Бутан (С4Н10):
\(C4H10 + \frac{6}{2}O2 \rightarrow 4CO2 + 5H2O\)

Для определения объема израсходованного воздуха, будем вычислять количество кислорода, потребного для сгорания каждого газа, и затем складывать эти значения.

Давайте рассчитаем объем израсходованного воздуха для каждого газа:

1. Метан (CH4):
- 1 молекула метана требует 2 молекулы кислорода для полного сгорания.
- Молярная масса метана (CH4) равна 16 г/моль.
- Молярная масса кислорода (O2) равна 32 г/моль.

Таким образом, для сгорания молекулы метана потребуется \(\frac{2}{2}\) моля кислорода.

Количество молей метана (CH4) можно выразить как:
\(\frac{140 \, л}{22.4 \, л/моль}\)

Объем израсходованного кислорода для метана будет:
\(\frac{140 \, л}{22.4 \, л/моль} \times \frac{2}{2} \times \frac{32 \, г/моль}{1 \, моль} = 320 \, г\)

2. Этан (C2H6):
- 1 молекула этана требует \(\frac{7}{2}\) молекулы кислорода для полного сгорания.
- Молярная масса этана (C2H6) равна 30 г/моль.

Таким образом, для сгорания молекулы этана потребуется \(\frac{7}{2}\) моля кислорода.

Количество молей этана (C2H6) можно выразить как:
\(\frac{30 \, л}{22.4 \, л/моль}\)

Объем израсходованного кислорода для этана будет:
\(\frac{30 \, л}{22.4 \, л/моль} \times \frac{7}{2} \times \frac{32 \, г/моль}{1 \, моль} = 210 \, г\)

3. Пропан (C3H8):
- 1 молекула пропана требует \(\frac{5}{2}\) молекулы кислорода для полного сгорания.
- Молярная масса пропана (C3H8) равна 44 г/моль.

Таким образом, для сгорания молекулы пропана потребуется \(\frac{5}{2}\) моля кислорода.

Количество молей пропана (C3H8) можно выразить как:
\(\frac{20 \, л}{22.4 \, л/моль}\)

Объем израсходованного кислорода для пропана будет:
\(\frac{20 \, л}{22.4 \, л/моль} \times \frac{5}{2} \times \frac{32 \, г/моль}{1 \, моль} = 180 \, г\)

4. Бутан (C4H10):
- 1 молекула бутана требует \(\frac{6}{2}\) молекулы кислорода для полного сгорания.
- Молярная масса бутана (C4H10) равна 58 г/моль.

Таким образом, для сгорания молекулы бутана потребуется \(\frac{6}{2}\) моля кислорода.

Количество молей бутана (C4H10) можно выразить как:
\(\frac{10 \, л}{22.4 \, л/моль}\)

Объем израсходованного кислорода для бутана будет:
\(\frac{10 \, л}{22.4 \, л/моль} \times \frac{6}{2} \times \frac{32 \, г/моль}{1 \, моль} = 270 \, г\)

Итак, суммируя все значения, получим итоговый объем израсходованного воздуха:
\(320 \, г + 210 \, г + 180 \, г + 270 \, г = 980 \, г\)

Теперь, чтобы перевести этот объем из граммов в литры, необходимо использовать плотность воздуха при нормальных условиях. Плотность воздуха равна примерно 1.225 г/л.

Объем израсходованного воздуха можно определить следующим образом:
\(\frac{980 \, г}{1.225 \, г/л} = 800 \, л\)

Таким образом, израсходованный объем воздуха составляет 800 литров при нормальных условиях.