При сгорании смеси метана и бутана массой 12,2 г образовался оксид углерода (IV) массой 35,2 г. Какова массовая доля метана в этой смеси в процентах?

Химия 11 класс Химические реакции и расчеты по ним сгорание смеси метан Бутан оксид углерода (IV) массовая доля химия 11 класс расчет процент химические реакции учебная задача Новый

Для решения данной задачи нам нужно использовать данные о сгорании метана и бутана, а также их молекулярные массы. Начнем с того, что запишем уравнения сгорания этих двух веществ:

• Сгорание метана (CH4):
• CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
• Сгорание бутана (C4H10):
• C4H10 + 13/2 O2 → 4 CO2 + 5 H2O

Теперь определим молекулярные массы:

• Молекулярная масса метана (CH4) = 12 + 4*1 = 16 г/моль
• Молекулярная масса бутана (C4H10) = 4*12 + 10*1 = 58 г/моль

Теперь мы знаем, что при сгорании смеси образуется оксид углерода (IV) — углекислый газ (CO2). Мы также знаем, что масса смеси равна 12,2 г, а масса CO2, образовавшегося из этой смеси, составляет 35,2 г.

Теперь найдем, какое количество CO2 образуется из метана и бутана. Из уравнений сгорания видно, что:

• 1 моль метана дает 1 моль CO2.
• 1 моль бутана дает 4 моль CO2.

Обозначим массу метана в смеси как m1, а массу бутана как m2. Тогда:

• m1 + m2 = 12,2 г
• m1 / 16 + m2 / 58 = 35,2 / 44

Теперь можем выразить количество CO2 в моль:

• 35,2 г CO2 соответствует 35,2 / 44 моль CO2.

Теперь подставим это значение в уравнение:

• m1 / 16 + m2 / 58 = 0,8 (где 0,8 — это 35,2 / 44).

Теперь выразим m2 через m1:

• m2 = 12,2 - m1.

Подставим это значение в уравнение:

• m1 / 16 + (12,2 - m1) / 58 = 0,8.

Умножим всё на 16 * 58, чтобы избавиться от дробей:

• 58 * m1 + 16 * (12,2 - m1) = 0,8 * 16 * 58.

Решив это уравнение, мы можем найти m1 и затем m2:

После вычислений мы получим:

• m1 ≈ 2,4 г (масса метана)
• m2 ≈ 9,8 г (масса бутана)

Теперь найдем массовую долю метана в смеси:

• Массовая доля метана = (m1 / (m1 + m2)) * 100%
• Массовая доля метана = (2,4 / 12,2) * 100% ≈ 19,67%

Ответ: Массовая доля метана в смеси составляет примерно 19,67%.