Вопрос: Пропан-бутанова суміш об'ємом 75 л з об'ємною часткою пропану 0,3 повністю згоріла. Обчисліть, який об'єм кисню і повітря витратився, а карбон(ІV) оксиду утворився (н. у.).
Категория: школьный раздел
Ответы:
Дано: V(C3H8;C4H10)=75 л ; φ(С3Н8)=0,3                 
Знайти: V(О2)-? V(повітря)-? V(CO2)-?
Розв'язування:
Знайдемо об'єми газів у пропан-бутановій суміші.
Об'ємна частка речовини  - це відношення об'єму речовини до  об'єму суміші:  φ(речовини)=V(речовини)/V(суміші), звідси V(речовини)=φ(речовини)•V(суміші).
V(C3H8)= φ(С3Н8)•V(C3H8;C4H10)=0,3•75л=22,5 л
V(C4H10)=V(C3H8;C4H10) - V(С3Н8)=75 л - 22,5 л = 52,5 л.
Об'єм кисню, який потрібен для спалювання цих об'ємів бутану і пропану, і об'єм карбон ( IV) оксиду, що утвориться, можна знайти трьома способами. (Примітка. Найкраще розв'язувати другим або третім способами, які будете вивчати через декілька уроків).
І спосіб.
Запишемо рівняння горіння пропану та бутану.
22,5 л     х л         z л
2С3Н8 + 10О2    →    6СО2    +   8Н2О  
44,8 л      224 л         134,4 л
52,5 л        y л          k л
2С4Н10 + 13О2   →    8СО2    +   10Н2О 
44,8 л       291,2 л      179,2 л
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. За н.у. 1 моль газу займає об'єм 22,4 л, тому 2 моль газу - 44,8 л, 6 моль - 134,4 л, 8 моль - 179,2 л , 10 моль - 224 л, а 13 моль - 291,2 л.
Записуємо під формулами речовин у рівняннях реакції.
Складаємо чотири пропорції та розв'язуємо їх.
Пропорція для обчислення об'єму кисню, що витратиться при спалюванні пропану об'ємом 22,5 л.
22,5 л / 44,8 л = х л / 224 л, звідси х=22,5 л •224 л/ 44,8л =112,5 л.
Пропорція для обчислення об'єму карбон ( IV) оксиду, що утвориться при спалюванні пропану об'ємом 22,5 л.
22,5 л / 44,8 л = z л / 134,4 л, звідси z=22,5 л •134,4 л/ 44,8л =67,5 л.
Пропорція для обчислення об'єму кисню, що витратиться при спалюванні бутану об'ємом 52,5 л.
52,5 л / 44,8 л = у л / 291,2 л, звідси у=52,5 л •291,2 л/ 44,8л =341,25 л.
Пропорція для обчислення об'єму карбон ( IV) оксиду, що утвориться при спалюванні бутану об'ємом 52,5 л.
52,5 л / 44,8 л = k л / 179,2 л, звідси k=52,5 л •179,2 л/ 44,8л =210 л.
Отримали, що при згорянні пропан-бутанової суміші витратиться кисню:
V(О2)= х + у = 112,5л + 341,25 л = 453,75 л.
Отримали, що при згорянні пропан-бутанової суміші утвориться карбон (IV) оксиду:
V(СО2)= z + k = 67,5л + 210 л = 277,5 л.
ІІ спосіб.
Запишемо рівняння горіння пропану та бутану.
2С3Н8 + 10О2 → 6СО2 + 8Н2О       
2С4Н10 + 13О2 → 8СО2 + 10Н2О     
За рівнянням реакції під час згоряння пропану об'ємом 22,5 л кисню витрачається у 5 разів більше (V(C3H8):V1(O2)=2:10=1:5),
тому V1(О2)=V(C3H8)•5=22,5 л •5=112,5 л.
За рівнянням реакції під час згоряння пропану об'ємом 22,5 л карбон (IV) оксиду утворюється у 3 рази більше  (V(C3H8:V2(CO2)=2:6=1:3), тому V1(СО2)=V(C3H8)•3=22,5 л •3=67,5 л.
За рівнянням реакції під час згоряння бутану об'ємом 52,5 л кисню витрачається у 6,5 рази більше (V(C4H10):V2(O2)=2:13=1:6,5), тому V2(О2)=V(C4H10)•6,5=52,5 л •6,5 =341,25 л.
За рівнянням реакції під час згоряння бутану об'ємом 52,5 л карбон (IV) оксиду утворюється у 4 рази більше  (V(C4H10):V2(CO2)=2:8=1:4), тому V2(СО2)=V(C4H10)•4=52,5 л •4 =210 л.
Отримали, що при згорянні пропан-бутанової суміші витратиться кисню:
V(О2)=V1(О2)+V2(О2)=112,5л + 341,25 л = 453,75 л.
Отримали, що при згорянні пропан-бутанової суміші утвориться карбон (IV) оксиду:
V(СО2)=V1(СО2)+V2(СО2)=67,5л + 210 л = 277,5 л.
ІІІ спосіб. 
Запишемо рівняння горіння пропану та бутану.
22,5 л        х л            z л
2С3Н8    +  10О2    →       6СО2     + 8Н2О
2 об'єми       10 об'ємів      6 об'ємів 
52,5 л          y л             k л   
2С4Н10   +  13О2    →    8СО2    + 10Н2О
2 об'єми      13 об'ємів     8 об'ємів   
Для складання пропорцій скористаємося законом об'ємних відношень газів (ЗАКОН ГЕЙ-ЛЮССАКА: об'єми газів, що вступають у реакцію, відносяться один до одного та до газоподібних продуктів реакції як невеликі цілі числа).
Пропорція для обчислення об'єму кисню, що витратиться при згорянні пропану об'ємом 22,5 л.
22,5 л / 2 = х л / 10, х = 22,5 л •10/2=112,5 л.
Пропорція для обчислення об'єму кисню, що витратиться при згорянні бутану об'ємом 52,5 л.
52,5 л / 2 = у л / 13, у = 52,5 л •13/2=341,25 л.  
Пропорція для обчислення об'єму карбон (IV) оксиду, що утвориться при згорянні пропану об'ємом 22,5 л.
22,5 л / 2 = z л / 6, z = 22,5 л •6/2=67,5 л.
Пропорція для обчислення об'єму карбон (IV) оксиду, що утвориться при згорянні бутану об'ємом 52,5 л.
52,5 л / 2 = k л / 8, k = 52,5 л •8/2=210 л.  
Отримали, що при згорянні пропан-бутанової суміші витратиться кисню:
V(О2)= х + у = 112,5л + 341,25 л = 453,75 л.
Отримали, що при згорянні пропан-бутанової суміші утвориться карбон (IV) оксиду:
V(СО2)=z + k =67,5л + 210 л = 277,5 л.
Перераховуємо об'єм кисню на об'єм повітря (кисню в повітрі 21%).
Отже, 453,75 л О2  - 21%
        х л повітря  - 100%
х = (453,75л • 100%) : 21% = 2161 л.
Отже, повітря об'ємом 2161 л витратилося.
Відповідь. V(О2)=453,75 л; V(повітря)=2161 л; V(CO2)=277,5 л.