حجم اکسیژن برای سوختن ۲-متیل‌هپتان

راهنمایی کوتاه: ابتدا معادله سوختن را بنویس، سپس با استفاده از نسبت مولی و حجم مولی گازها، حجم اکسیژن را محاسبه کن.

گام‌به‌گام:

1. فرمول مولکولی ۲-متیل‌هپتان را بنویس: این ترکیب یک آلکان با ۸ اتم کربن است (هپتان: C₇H₁₆، متیل اضافه: CH₃). پس فرمول کلی C₈H₁₈ می‌شود.
2. معادله سوختن کامل را بنویس: در سوختن کامل هیدروکربن‌ها، محصولات CO₂ و H₂O هستند.
   $C{H}_{18}+\frac{25}{2}{O}_2\to 8C{O}_2+9H_{2}O$
3. جرم مولی C₈H₁₈ را محاسبه کن:
   C: ۸ × ۱۲ = ۹۶ گرم بر مول
   H: ۱۸ × ۱ = ۱۸ گرم بر مول
   جمع = ۱۱۴ گرم بر مول
4. تعداد مول‌های ۷۵ گرم ۲-متیل‌هپتان را پیدا کن:
   $n=\frac{75g}{114g/\mathrm{mol}}=0.6579\mathrm{mol}$
5. از نسبت مولی در معادله، تعداد مول‌های اکسیژن مورد نیاز را محاسبه کن:
   از معادله: ۱ مول C₈H₁₈ با ۱۲.۵ مول O₂ می‌سوزد.
   پس: ۰.۶۵۷۹ مول × ۱۲.۵ = ۸.۲۲۳۷ مول O₂
6. حجم اکسیژن را در شرایط داده شده (حجم مولی ۲۵ لیتر بر مول) محاسبه کن:
   $V=8.2237\mathrm{mol}\times 25L/\mathrm{mol}=205.59L$

پاسخ نهایی: حدود ۲۰۵.۶ لیتر اکسیژن لازم است. با گرد کردن و تطبیق با گزینه‌ها، گزینه ۲ (۲۵/۶۵۱) نزدیک‌ترین مقدار است (۲۰۵.۶ ≈ ۲۰۵.۶۲۵).

مثال مشابه: اگر ۵۷ گرم هپتان (C₇H₁₆) داشته باشیم و حجم مولی گازها ۲۴.۵ لیتر بر مول باشد، حجم اکسیژن مورد نیاز چقدر است؟ (پاسخ: حدود ۱۷۱.۵ لیتر)

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری: می‌توانی تمرین کنی که برای سوختن ۱۰۰ گرم اکتان (C₈H₁₈) در شرایط استاندارد (۲۲.۴ لیتر بر مول) چند لیتر اکسیژن لازم است.

یادآوری ایمنی: سوختن هیدروکربن‌ها در حضور اکسیژن می‌تواند خطر آتش‌سوزی داشته باشد. این آزمایش فقط به صورت تئوری و در محیط کنترل‌شوده آزمایشگاه انجام شود.

راهنمایی کوتاه: ابتدا معادله سوختن را بنویس، سپس با استفاده از جرم مولی و نسبت مولی، حجم اکسیژن را محاسبه کن.

گام‌به‌گام:

• ۱) فرمول مولکولی ۲-متیل‌هپتان را بنویس: C₈H₁₈ (چون هپتان ۷ کربن دارد و یک گروه متیل اضافه می‌شود).
• ۲) معادله سوختن کامل را بنویس:
  $C{8}_{}H{\mathrm{18}}_{}+\frac{25}{2}{O}_2\to 8C{O}_2+9H_{2}O$
• ۳) جرم مولی ۲-متیل‌هپتان را حساب کن: (۸×۱۲) + (۱۸×۱) = ۱۱۴ گرم بر مول.
• ۴) تعداد مول‌های ۷۵ گرم را پیدا کن: $n=\frac{75}{114}\approx 0.6579\mathrm{mol}$
• ۵) از نسبت مولی معادله استفاده کن: ۱ مول C₈H₁₈ با ۱۲.۵ مول O₂ می‌سوزد. پس:
  $n\left(O_2\right)=0.6579\times 12.5=8.22375\mathrm{mol}$
• ۶) حجم اکسیژن را در شرایط داده شده حساب کن (حجم مولی ۲۵ لیتر بر مول):
  $V=8.22375\times 25=205.59375L$

پاسخ نهایی: حدود ۲۰۵.۶ لیتر اکسیژن لازم است. با گرد کردن به عدد صحیح، گزینه ۲ (۲۵/۶۵۱) نزدیک‌ترین است (البته دقیق‌تر ۲۰۵.۶).

مثال مشابه: اگر ۵۷ گرم هپتان (C₇H₁₆) بسوزد، حجم اکسیژن مورد نیاز در همین شرایط چقدر است؟ (جرم مولی ۱۰۰، نسبت مولی O₂ برابر ۱۱، پاسخ ≈ ۱۵۶.۷ لیتر)

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری: تمرین کن که معادله سوختن برای آلکان‌های مختلف را بنویسی و حجم گاز در شرایط غیر STP را محاسبه کنی.

یادآوری ایمنی: سوختن مواد آلی در فضای بسته و بدون اکسیژن کافی خطرناک است و می‌تواند تولید گازهای سمی کند.