Скажите, какой максимальный объем пропана (в дециметрах кубических) можно полностью окислить смесью озона и неона, если исходная смесь имеет объем 42 дм³ и плотность 1,2 г/дм³, и ответ равен 3 дм³.
Точный ответ:
Для решения этой задачи, нам нужно знать массу озона (O3) и неона (Ne) в исходной смеси, а также молекулярные массы этих газов.
-
Сначала найдем массу смеси. Мы знаем, что плотность смеси равна 1,2 г/дм³, а объем смеси составляет 42 дм³. Используем формулу: масса = плотность x объем. Масса смеси = 1,2 г/дм³ x 42 дм³ = 50,4 г.
-
Теперь нам нужно учесть, что массовая доля каждого газа в смеси определяется как отношение массы данного газа к общей массе смеси. Пусть x — масса озона, и (50,4 — x) — масса неона.
-
Теперь нам нужно рассмотреть химическую реакцию окисления пропана (C3H8) к диоксиду углерода (CO2) и воде (H2O):
C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O
Из этой реакции видно, что для полного окисления одного моля пропана требуется 5 молей кислорода (O2). Так как молекулярная масса озона равна приблизительно 48 г/моль, а молекулярная масса неона — около 20 г/моль, то массовая доля кислорода (O2) в озоне равна 48 г / (48 г + 20 г) = 0,705, а в неоне (Ne) — (20 г / (48 г + 20 г)) = 0,295.
-
Теперь найдем, сколько массы кислорода содержится в 50,4 г смеси. Масса кислорода = 50,4 г x 0,705 = 35,52 г.
-
Так как мольная масса кислорода (O2) равна приблизительно 32 г/моль, то мольное количество кислорода в смеси равно 35,52 г / 32 г/моль ≈ 1,11 моль.
-
Так как одному молькуле пропана требуется 5 молькул кислорода для полного окисления, то мольное количество пропана (C3H8) в смеси составляет 1,11 моль / 5 = 0,222 моль.
-
Теперь мы знаем мольную массу пропана (C3H8), которая равна примерно 44 г/моль. Так как масса пропана (C3H8) равна мольному количеству, умноженному на мольную массу: масса = мольное количество x мольная масса, то масса пропана в смеси составляет 0,222 моль x 44 г/моль = 9,77 г.
-
Теперь, чтобы найти объем пропана, мы можем использовать его массу и мольный объем газов при стандартных условиях, который приближенно равен 22,4 л/моль. Объем пропана = (9,77 г / 44 г/моль) x 22,4 л/моль ≈ 4,96 л.
Итак, максимальный объем пропана, который можно полностью окислить данной смесью озона и неона, равен приблизительно 4,96 л (в дециметрах кубических).