Сколько литров кислорода и азота было использовано при окислении 50 литров метана (СН4)? Какова была емкость

Для решения данной задачи воспользуемся знанием стехиометрии и уравнениями реакции окисления метана. Окисление метана приводит к образованию двух продуктов: диоксида углерода (СО2) и воды (Н2О).

Уравнение реакции окисления метана выглядит следующим образом:

\[CH4 + 2O2 \rightarrow CO2 + 2H2O\]

Из уравнения видно, что каждую молекулу метана окисляют двумя молекулами кислорода. Таким образом, мольный коэффициент для метана равен 1, а для кислорода - 2.

Для начала, нужно определить количество молей метана, содержащихся в 50 литрах.

Для этого воспользуемся формулой:

\[n = \frac{V}{V_m}\]

где \(n\) - количество молей, \(V\) - объем газа, \(V_m\) - мольный объем газа (при нормальных условиях равен 22,4 литра/моль).

Подставим значения и посчитаем:

\[n_{CH4}= \frac{50 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} \approx 2,23 \, \text{моль CH4}\]

Теперь можем рассчитать количество молей кислорода, используемого для окисления метана.

Мольное соотношение между метаном и кислородом дает нам следующее соотношение:

\[1 \, \text{моль CH4} : 2 \, \text{моль O2}\]

То есть для окисления 1 моля метана требуется 2 моля кислорода.

Умножим количество молей метана на коэффициент для молекулы кислорода:

\[n_{O2} = 2 \times n_{CH4} = 2 \times 2,23 \, \text{моль} = 4,46 \, \text{моль O2}\]

Теперь, чтобы узнать количество литров кислорода, нужно воспользоваться формулой для расчета объема газа:

\[V = n \times V_m\]

Подставим значения и посчитаем:

\[V_{O2} = n_{O2} \times V_m = 4,46 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} \approx 99,9 \, \text{литров O2}\]

Таким образом, при окислении 50 литров метана использовалось примерно 99,9 литров кислорода.

Чтобы вычислить емкость образовавшегося диоксида углерода (СО2), воспользуемся мольным соотношением:

\[1 \, \text{моль CH4} : 1 \, \text{моль CO2}\]

То есть каждая моль метана превращается в одну моль диоксида углерода.

Количество молей диоксида углерода равно количеству молей метана:

\[n_{CO2} = n_{CH4} = 2,23 \, \text{моль CO2}\]

Для перевода этого количества в литры воспользуемся формулой:

\[V_{CO2} = n_{CO2} \times V_m = 2,23 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} \approx 49,9 \, \text{литров CO2}\]

Таким образом, емкость образовавшегося диоксида углерода (СО2) составила примерно 49,9 литров.