Хватит ли кислорода для сгорания водорода?

`m(смеси) = 140 text{ г}`

`V(смеси) = 224 text{ л}`

Хватит ли кислорода для сгорания водорода?

`m(H_2O) = text{ ?}`

`m_text{изб.}(реагента) = text{ ?}`

`V_text{изб.}(реагента) = text{ ?}`

Запишем уравнение реакции горения водорода:

`2H_2 + O_2 = 2H_2O`

Найдём общее количество вещества газов в смеси:

`n(смеси) = (V(смеси))/V_m = 224/22.4 = 10 text{ моль}`

Пусть:

`n(H_2) = x`

`n(O_2) = y`

Тогда общее количество вещества газов в смеси:

`x + y = 10`

Масса смеси:

`m(смеси) = m(H_2) + m(O_2) = x*M(H_2) + y*M(O_2) = 2*x + 32*y = 140`

Решим систему уравнений:

`{(x + y = 10),(2*x + 32*y = 140):}`

`{(x = 10 - y),(2*(10 - y) + 32*y = 140):}`

`20 - 2*y + 32*y = 140`

`30*y = 120`

`y = 4 text{ моль}`

`x = 10 - 4 = 6 text{ моль}`

По уравнению реакции для полного сгорания 6 моль H₂ требуется 3 моль O₂, поэтому кислород находится в избытке и расчёт ведём по водороду.

Согласно уравнению реакции, количество образовавшейся воды равно количеству водорода:

`n(H_2O) = n(H_2) = 6 text{ моль}`

Найдём массу образовавшейся воды:

`m(H_2O) = n(H_2O)*M(H_2O) = 6*18 = 108 text{ г}`

По уравнению реакции количество прореагировавшего кислорода в два раза меньше количества водорода:

`n_text{прореаг.}(O_2) = (n(H_2))/2 = 6/2 = 3 text{ моль}`

Количество непрореагировавшего кислорода:

`n_text{изб.}(O_2) = n(O_2) - n_text{прореаг.}(O_2) = 4 - 3 = 1 text{ моль}`

Найдём массу избытка кислорода:

`m_text{изб.}(O_2) = n_text{изб.}(O_2)*M(O_2) = 1*32 = 32 text{ г}`

Найдём объём избытка кислорода при н.у.:

`V_text{изб.}(O_2) = n_text{изб.}(O_2)*V_m = 1*22.4 = 22.4 text{ л}`

Кислорода хватит для полного сгорания водорода.

`m(H_2O) = 108 text{ г}`

`m_text{изб.}(O_2) = 32 text{ г}`

`V_text{изб.}(O_2) = 22.4 text{ л}`