Яким буде об єм вуглекислого газу (н.у.), утвореного під час спалювання 24 г метану?

Для решения данной задачи нам понадобятся данные о стехиометрическом соотношении реакции сгорания метана и молярных массах веществ.

Сначала рассмотрим уравнение реакции сгорания метана:

\(CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O\)

Из данного уравнения видно, что для полного сгорания 1 молекулы (16 г) метана потребуется 2 молекулы (64 г) кислорода. Образуется 1 молекула (44 г) углекислого газа и 2 молекулы (36 г) воды.

Молярная масса метана (CH4) равна 16 г/моль, так как он состоит из одного атома углерода массой 12 г/моль и четырех атомов водорода массой 1 г/моль каждый.

Теперь, зная массу метана, мы можем рассчитать количество вещества метана, используя формулу:

\(\text{Количество вещества} = \frac{\text{масса}}{\text{молярная масса}}\)

Для нашей задачи:

\(\text{Количество вещества метана} = \frac{24\,г}{16\,г/моль} = 1,5\,моль\)

Так как стехиометрическое соотношение говорит нам, что на 1 моль метана образуется 1 моль углекислого газа (CO2), то общее количество вещества углекислого газа будет таким же, как и у метана, то есть 1,5 моль.

Наконец, чтобы рассчитать объем углекислого газа, воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

\(PV = nRT\)

где P - давление газа, V - объем газа, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа в Кельвинах.

Для данной задачи мы должны предположить, что газ находится при нормальных условиях (Т = 273 К, P = 1 атм), поэтому упростим уравнение:

\(V = \frac{nRT}{P}\)

Подставим известные значения:

\(V = \frac{1,5\,моль \cdot 0,0821\,л/атм \cdot 273\,К}{1\,атм} = 32,14\,л\)

Таким образом, объем углекислого газа, образованного при сгорании 24 г метана, составит 32,14 л.