Задача по химии на определение объема газа, образуемого при горении метана

Задача может быть осложнена тем, что вместо объема кислорода в условии указан объем воздуха. Например:

Задача 1.
Объем (н.у.) углекислого газа, который образуется при горении 20 л метана (н.у.) в 200 л воздуха (н.у.), равен ... л (запишите число с точностью до целых).
Дано:
объем метана (н.у.): V(СН₄) = 20 л;
объем воздуха (н.у.): V(воздуха) = 200 л.
Найти: объем углекислого газа (н.у.):V(СО₂) = ?
Решение:
В первую очередь, необходимо учесть, что воздух — это смесь газов, из которых в реакции горения будет принимать участие только кислород. Причем объемная доля О₂ в воздухе 21% . На этом основании определяем объем кислорода в воздухе¹.

 Составляем пропорцию:

200 л составляют 100% (объем всего воздуха)
х л составляет 21% (объем кислорода в воздухе)
х = 200 л ^. 21 л/100% = 42 л = V(O₂₎  содержится в 200л воздуха.

После выявления объема кислорода в воздухе мы получили задачу, совершенно идентичную предыдущей. Здесь нам необходимо определить объем СО₂ (н.у.), который выделился
при взаимодействии 20 л метана с 42 л кислорода.

Ход решения задачи

1. Находим количество вещества СН₄ и О₂, принявших участие в первой реакции:

2. Определяем, какое вещество находится в недостатке. Выберем за основу метан и определим по уравнению реакции количество О₂, которое необходимо для полного сгорания 0,893 моль СН₄:

на 0,893 моль СН₄ должно расходоваться х моль О₂ (по услов.)
на 1 моль СН₄ полностью расходуется 2 моль О₂ (по уравн.)
х = 0,893 ^. 2/1 = 1,786 моль О₂ необходимо для полного сгорания  всего СН₄.

О₂ находится в избытке и расходуется не весь в процессе реакции. Поэтому дальнейшие расчеты по уравнению реакции будем проводить по метану.

3. По уравнению реакции, используя значение количества вещества метана, находим объем выделившегося углекислого газа:

Составляем пропорцию:

0,839 моль СН₄ дает х л СО₂ (по условию)
1 моль СН₄ дает 22,4 л СО₂ (по уравнению)
x = 0,893  ^. 22,4/1 = 20,0 л = V(CO₂).

Ответ: V(CO₂) = 20 л.

Задачи на определение объема газа:
1. Определение объема хлора
2. Определение объема водорода
3. Горение этана

Комментарии:
¹Физический смысл полученного значения состоит в том, что такой объем занял бы кислород, выделенный из воздуха при тех же условиях.
 

Источник:
ЕГЭ. Химия. Расчетные задачи в тестах ЕГЭ. Части А, В, С / Д.Н. Турчен. — М.: Издательство «Экзамен», 2009. — 399 [1]с. (Серия «ЕГЭ. 100 баллов»). I8ВN 978-5-377-02482-8.