Известковая вода использована для очистки продуктов сгорания

Взаимодействие продуктов сгорания с известковой водой может привести к изменению их состава и плотности. Для определения состава смеси можно использовать уравнения реакций и знание баллов сгорания различных веществ. Пусть изначально имелись 35 г пропана, который полностью сгорел в воздухе:

C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O

Из уравнения видно, что при сгорании пропана в общим объемом 35 г образуется 88 г CO2 и 36 г H2O.

Для определения избытка одного из реагентов сравним массу газа, который должен был образоваться в результате полного сгорания другого реагента. Вычислим массу кислорода, который был необходим для сгорания 35 г пропана, зная, что в массовом отношении он входит в реакцию 1 долей к 5 долям пропана:

35г С3H8 * (5*32г O2 / 1*44г С3H8) = 63,636г O2

Величина избытка кислорода составляет:

63,636г O2 — 35г O2 = 28,636г O2

Теперь рассчитаем количество образовавшейся в результате взаимодействия газов сжиженного (или находящегося в избытке) кислорода:

28,636г O2 / 32г/моль = 0,895 моль O2

Объем образовавшихся продуктов сгорания при н.у. (температуре 0°C и давлении 1 атм) можно рассчитать при помощи объемного закона:

V = n * V0 / N = 0,895моль * 22,4л/моль = 20,04л

Таким образом, объем объемной смеси газов составляет 20,04 л. Предположим, что взаимодействие газов происходит по уравнению:

2Ca(OH)2 + 2NO2 + O2 -> 2Ca(NO3)2 + 2H2O

При этом избыток кислорода равняется 0,895 моль O2. Найдем количество образовавшегося осадка на известковой воде, зная, что на каждый моль основания известковой воды приходится 1 моль соли осадка:

N(Ca(OH)2) = 0,895 моль * 2 моль Ca(OH)2 = 1,79 моль Ca(OH)2

Таким образом, при взаимодействии смеси газов с известковой водой образуется 1,79 моль осадка. Вычислим массу осадка, зная его молярную массу:

М(Ca(OH)2) = М(Ca) + 2 * М(O) + 2 * М(H) = 40 г/моль + 2 * 16 г/моль + 2 * 1 г/моль = 74 г/моль

Масса осадка составит:

1,79 моль * 74 г/моль = 132,46 г

Таким образом, при взаимодействии смеси газов с известковой водой образуется 132,46 г осадка.

Продукты сгорания пропустили через известковую воду

При горении пропана (C₃H₈) взаимодействие с кислородом (O₂) приводит к образованию углекислого газа (CO₂) и воды (H₂O). Однако, прохождение продуктов сгорания через известковую воду (CaCO₃) может привести к изменению состава и объёма газов.

Предположим, что объём смеси продуктов горения пропана составляет 80 литров. При контакте с известковой водой, в результате реакции, образуется осадок, состоящий из CaCO₃, и избыток газообразного продукта. Чтобы определить объемную долю кислорода в газе, сначала найдем массу CaCO₃, которая образуется при реакции.

Уравнение реакции горения пропана: C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

Молярная масса пропана (C₃H₈) равна 44 г/моль, а молярная масса углекислого газа (CO₂) — 44 г/моль. Поэтому для полного сгорания 1 моль пропана будет образовываться 1 моль CO₂.

Исходя из уравнения реакции, считаем, что произошло полное горение 56 г пропана. Отсюда можем вычислить массу CO₂, которое образовалось при этом: (56 г C₃H₈) / (44 г/моль) * (1 моль CO₂/1 моль C₃H₈) * (44 г/моль CO₂) = 56 г CO₂.

Теперь, зная массу CO₂, которое образовалось при полном сгорании пропана, можно определить массу CaCO₃, которая образуется при реакции соответствующей стехиометрии. Молекулярная масса CaCO₃ равна 100 г/моль. Поэтому, (56 г CO₂) * (1 моль СaCO₃/1 моль CO₂) * (100 г/моль СaCO₃) = 56 г CaCO₃.

Перейдем к второй части задачи. Избыточный газ, который находится в объёме 35 литров, состоит из пропана, воды и осадка CaCO₃, ведь все они смешались, пройдя через известковую воду.

Исходя из задачи, объем смеси продуктов горения составляет 80 л, а избыточный объем — 35 л. Значит, объем смеси до прохождения через известковую воду равен 80 л — 35 л = 45 л.

Зная, что в объёме 45 л находится 56 г пропана (C₃H₈), можно определить концентрацию пропана в смеси:

(56 г) / (44 г/моль) * (1 моль C₃H₈/1 моль) * (22,4 л/моль) * (1 моль C₃H₈/57 л C₃H₈) = 35 л C₃H₈.

Теперь, зная объёмное содержание пропана в смеси, можно определить объемный состав газовой смеси после прохождения через известковую воду. Пропан (C₃H₈) и вода (H₂O) полностью реагируют с известковой водой, образуя осадок CaCO₃ и уменьшая объем оставшегося газа.

Объем запаса кислорода (O₂), считаем, равен разности исходного объема смеси (45 л) и объема избыточного газа (35 л), так как газы полностью реагируют при взаимодействии с известковой водой:

45 л — 35 л = 10 л O₂

Таким образом, объём газа (O₂) после прохождения через известковую воду равен 10 литров. Масса кислорода (O₂) рассчитывается по формуле:

(10 л O₂) * (32 г/моль) * (1 моль O₂/22,4 л) = 45 г O₂.

Зная массы пропана (56 г), углекислого газа (56 г) и кислорода (45 г), которые образуются и пропущены через известковую воду, можно определить массу осадка (CaCO₃), который образуется при реакции:

56 г C₃H₈ + 56 г CO₂ + 45 г O₂ = 157 г CaCO₃.

Таким образом, при горении 56 г пропана (C₃H₈) в присутствии избытка кислорода (O₂) образуется 157 г осадка CaCO₃, который образуется при взаимодействии продуктов сгорания с известковой водой.

Смесь пропана и метиламина общим объёмом 112 л ну сожгли в избытке кислорода. Продукты сгорания пропустили через избыток известковой воды. При этом образовалось 80 г осадка. Определите состав исходной смеси по объёму и объём воздуха, который был израсходован на горение.

Для сгорания пропана:

C₃H₈ + 5O₂ -> 3CO₂ + 4H₂O

Для сгорания метиламина:

CH₃NH₂ + 3O₂ -> H₂SO₄

Известковая вода (Ca(OH)₂) реагирует с образовавшейся серной кислотой (H₂SO₄):

H₂SO₄ + Ca(OH)₂ -> CaSO₄ + 2H₂O

Осадок CaSO₄ имеет массу 80 г, что соответствует массе образовавшейся серной кислоты. Известно, что 1 моль серной кислоты (H₂SO₄) распадается на 2 моля воды (H₂O) и 1 моль SO₃. Следовательно, количество серной кислоты можно определить по количеству образовавшейся воды.

Молярная масса CaSO₄ равна 136 г/моль, следовательно, масса серной кислоты в 80 г осадка равна 80 г:

80 г *(1 моль H₂SO₄ / 2 моля H₂O) * (1 моль H₂O / 18 г) = 20 г H₂SO₄

Таким образом, израсходовано 20 г метиламина и образовано 20 г серной кислоты, что соответствует 0.4 молям метиламина (молярная масса CH₃NH₂ = 31 г/моль) и серной кислоты (молярная масса H₂SO₄ = 98 г/моль).

Общий объем продуктов сгорания (CO₂ и H₂O) равен 112 л. Из уравнения реакции для сгорания пропана, видно, что на 1 моль пропана необходимо 5 моль кислорода. Таким образом:

5 моль CO₂ + 6 моль H₂O = 112 л

Решая эту систему уравнений, найдем, что 1 моль CO₂ и H₂O занимают объем 16 л. Таким образом, на 1 моль пропана приходится 16 л продуктов сгорания.

Известно, что 1 моль метиламина расходуется на 3 моля кислорода согласно уравнению реакции. Значит, 0.4 моля метиламина расходуется на 1.2 моля кислорода. Таким образом, объем кислорода, израсходованного на горение, равен: 1.2 моля * 16 л/моль = 19.2 л.

Таким образом, состав исходной смеси по объему составляет 112 л. Пропан занимает 0.8 * 112 л = 89.6 л, а метиламина — оставшийся объем, то есть 112 л — 89.6 л = 22.4 л.

Основываясь на данной информации, можно ответить на вопрос задачи. Состав исходной смеси в объеме составляет 89.6 л (пропан) и 22.4 л (метиламина), а объем кислорода, израсходованного на горение, составляет 19.2 л.

Школе NET

В рамках исследования по определению состава продуктов сгорания, мы пропустили их через известковую воду. Реакция, возникшая в результате этого взаимодействия, позволила нам определить состав новой смеси.

Изначально смесь состояла из пропана (C₃H₈) и метиламина (CH₃NH₂). Пусть объем пропана равен 35 л, а объем метиламина — 80 л. Пропуская смесь через известковую воду, мы образовали новую смесь объемом 115 л.

Для решения задачи нам необходимо определить долю пропана в новой смеси.

Составим уравнение для реакции сгорания пропана:

C₃H₈ + 5O₂ -> 3CO₂ + 4H₂O

Из уравнения видно, что на 1 молекулу пропана требуется 5 молекул кислорода. Зная, что в избытке сгораемого вещества остается только один компонент, смешим пропан и взаимодействуем с ним с молекулами кислорода, которых в избытке:

35 моль C₃H₈ * 5 моль O₂ / 1 моль C₃H₈ = 175 моль O₂

Теперь определим, сколько моль кислорода израсходовано при сгорании 115 л смеси:

115 л * 21% (доля кислорода в воздухе) * 1 моль O₂ / 22.4 л = 62.04 моль O₂

Таким образом, всего кислорода в избытке было использовано 62.04 — 175 = -112.96 моль. Отрицательное значение говорит о том, что в избытке был пропан.

Долю пропана в новой смеси можно определить, разделив количество молекул пропана на общее количество молекул в смеси:

35 моль C₃H₈ / 115 моль общего объема = 30.43%

Таким образом, доля пропана в новой смеси составляет примерно 30.43%.

Из полученных данных мы можем также определить состав оставшейся части смеси. Объем метиламина равен 80 л, а общий объем — 115 л. Следовательно, объем соли составляет:

115 л — 80 л = 35 л

Также мы можем определить состав этой соли. Зная, что метиламин является амином (CH₃NH₂), проведем реакцию между амином и известковой водой:

CH₃NH₂ + Ca(OH)₂ -> CH₃NH₃⁺ + Cl^— + H₂O

Следовательно, смесь метиламина и известковой воды образует осадок (Cl^—) и воду (H₂O).

Таким образом, в результате взаимодействия сгоревших продуктов с известковой водой мы получили новую смесь объемом 115 л. Эта смесь состоит примерно из 30.43% пропана и 69.57% соли, которая образовалась в результате реакции метиламина с известковой водой.

Видео:

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОРМУЛЫ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПО ПРОДУКТАМ СГОРАНИЯ. ХИМИЯ ЕГЭ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОРМУЛЫ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПО ПРОДУКТАМ СГОРАНИЯ. ХИМИЯ ЕГЭ by Елена Тарасова 6,391 views 3 years ago 8 minutes, 17 seconds