Условие задачи

Чтобы сжечь водород, который выделился при взаимодействии пропанола с металлическим натрием, потребовалось 10 л воздуха (н. у.). Вычислите, сколько пропанола (в граммах) прореагировало.

Решение

Ниже приведено подробное решение задачи по химической стехиометрии.

1. Результатом реакции между пропанолом (C₃H₇OH) и металлическим натрием является образование алкоксидов и выделение водорода. Уравнение реакции имеет вид:

2 C₃H₇OH + 2 Na → 2 C₃H₇O⁻ Na⁺ + H₂

Из этого уравнения видно, что для образования 1 моля водорода требуется 2 моля пропанола.

2. При сжигании водорода используется кислород, входящий в состав воздуха. Из условия известно, что для горения водорода потребовалось 10 литров воздуха при нормальных условиях (н. у.). При этом доля кислорода в воздухе составляет примерно 21 % по объёму. Отсюда кислород, содержащийся в 10 л воздуха, равен:

V₍О₂₎ = 0.21 × 10 л = 2.1 л

3. Уравнение горения водорода выглядит так:

H₂ + ½ O₂ → H₂O

Из уравнения видно, что для сгорания 1 л водорода потребовалось 0.5 л O₂ (условия нормальные, значит соотношение объёмов равно соотношению количеств вещества). Тогда 2.1 л кислорода хватит для сгорания:

V₍H₂₎ = 2.1 л × 2 = 4.2 л водорода

4. При нормальных условиях один моль любого газа занимает 22.4 л. Найдём количество молей водорода:

n₍H₂₎ = 4.2 л / 22.4 л/моль ≈ 0.1875 моль

5. Из первого пункта известно, что на 1 моль водорода требуется 2 моля пропанола. Следовательно, количество молей пропанола равно:

n₍C₃H₇OH₎ = 2 × 0.1875 моль = 0.375 моль

6. Молекулярная масса пропанола (C₃H₇OH) равна:

M = (3 × 12) + (8 × 1) + 16 = 36 + 8 + 16 = 60 г/моль

7. Определим массу пропанола, которая прореагировала:

m = n × M = 0.375 моль × 60 г/моль = 22.5 г

Ответ: прореагировало 22.5 г пропанола.