Химия

Сгорание углеводородов происходит по общей схеме

$C_xH_y + \frac{1}{2} \cdot \left ( \frac{4x+y}{2} \right ) O_2 = x CO_2 + \frac{y}{2} H_2O$.

Зная количества сгоревшего углеводорода (1 моль при нормальных условиях занимает объем 22,4 л), углекислого газа и полученной воды ($M = 18$), можно вычислить количество молей прореагировавших веществ и установить его формулу.

$n_{CO_2} = 40/22,4 = 1,784 \: моля CO_2$, в которых содержится 21,42 г $C$,
$n_{H_2O} = 24,11/18 = 1,340 \: моля H_2O$, в которых содержится 2,68 г $H$,
$n_{C_xH_y} = 10/22,4 = 0,446$ моля, или $21,42 + 2,68 = 24,0$ г, $C_xH_y$,
$C : H = 1,785 : 2 \cdot 1,340 = 1,785 : 2,680 = 1 : 1,5 = 2 : 3$.

Простейшая формула углеводорода ($C_2H_3$) ($M_0 = 27$), $M = 24 : 0,446 = 53,8 \approx 54$; $n = 54 : 27 = 2$.

Истинная молекулярная формула вещества $C_4H_6$. Углеводород содержит

$\frac{21,42 \cdot 100}{24}$ или $\frac{48 \cdot 100}{54} = 88,88$ % $C$,
$\frac{2,68 \cdot 100}{24}$ или $\frac{6 \cdot 100}{54} = 11,12$ % $H$.

(Простейшая формула вещества может быть установлена и на основе процентного содержания $C$ и $H$, а не из числа молей, как сделано в приведенном решении.)

По указанному выше общему уравнению сгорания на 1 моль углеводорода требуется $\frac{1}{2} \cdot \frac{4x+y}{2}$ молей кислорода, при $x = 4, y = 6$ это равно

$\frac{1}{2} \cdot \frac{4 \cdot 4 + 6}{2} = \frac{22}{4} = 5,5 \: моля \: O_2$,
$C_4H_6 + 5,5O_2 = 4CO_2 + 3H_2O$.

При нормальных условиях объем кислорода составит

$V_0 = 22,4 \cdot 5,5 = 123,2$ л $O_2$ на 1 моль $C_4H_6$,

а для сжигания 0,446 моля потребуется

$V_0^{ \prime} = 0,446 \cdot 5,5 = 2,454$ моля $O_2 = 2,454 \cdot 22,4 = 55 \: л \: O_2$.