Метод решения задачи по химии на определение объема газа, выделившегося при горении этана | Типовая задача «В10» — химия ЕГЭ

Задача 1.
Объем газа (н.у.), который образуется при горении 20,0 л этана (н.у.) в 52,0 л кислорода (н.у.), равен……л. (Запишите число с точностью до десятых).
Дано:
объем этана (н.у.): V(С₂Н₆) — 20 л;
объем кислорода (н.у.): V(О₂) = 52 л.
Найти: объем газа.
Решение:
Записываем реакцию горения этана:
2 С₂Н₆ + 7О₂ →  4СО₂ + 6Н₂О
В тестах ЕГЭ в заданиях «В9» и «В10» при горении органических веществ всегда предполагается образование СО₂, вне зависимости от количества кислорода или воздуха¹.
В задаче требуется определить объем газа. Это требование относится только к СО₂, несмотря на то, что в условиях горения образующаяся вода тоже находится в газообразном состоянии. Ее при вычислениях учитывать не надо, т.к. необходимо найти объем газа при нормальных условиях².

В условии указаны количественные данные, относящиеся к двум исходным веществам одной химической реакции. Это верный признак задачи на избыток-недостаток.

1. Находим количество вещества С₂Н₆ и О₂, принявших участие в первой реакции:

2. Определяем, какое вещество находится в недостатке. Выберем за основу этан и определим по уравнению реакции количество О₂, которое необходимо для полного сгорания 0,893 моль С₂Н₆:

О₂ находится в недостатке и расходуется весь в процессе реакции. Поэтому дальнейшие расчеты по уравнению реакции будем проводить по кислороду.
3. По уравнению реакции, используя значение количества вещества кислорода, находим объем выделившегося углекислого газа:

Составляем пропорцию:

2,321 моль О₂ дает х л СO₂ (по условию)
7 моль О₂ дает 89,6 л СО₂ (по уравнению)
x=2,321 . 89,6 = 29,7 л = V(CO₂).

Ответ: V(CO₂) = 29,7 л.

Объем выделившегося углекислого газа можно было найти и по закону объемных отношений, так как и кислород, и СО₂ являются газами. Для расчета используем объем кислорода, так как он в недостатке.

Согласно уравнению реакции  , получим:

Ответ: V(CO₂) = 29,7 л.

Комментарии:
¹В реальности при недостатке кислорода может образоваться не только СО₂, но и СО. Причем, чем больше молярная масса горящего вещества, тем больше угарного газа образуется при недостатке О₂.
²В некоторых задачах, где описана реакция горения органических веществ, нет указания на н.у. Несмотря на это газом надо считать только СО₂, не учитывая воду (если нет специальной оговорки по этому поводу).

Источник:
ЕГЭ. Химия. Расчетные задачи в тестах ЕГЭ. Части А, В, С / Д.Н. Турчен. — М.: Издательство «Экзамен», 2009. — 399 [1]с. (Серия «ЕГЭ. 100 баллов»). I8ВN 978-5-377-02482-8.