Для получения уксусной кислоты (Ka = 1,78*10-5) в реакционный сосуд поместили смесь н-бутана и кислорода. После окончания реакции оставшуюся смесь охладили и растворили в 1 л воды (плотность уксусной кислоты – 1,05 г/мл). Результаты определения кислотности полученного раствора показали pH = 2,88. Вычислите, какое количество кислорода вступило в реакцию (число в процентах от начального количества с точностью до целых), если н-бутан был в недостатке, а давление продуктов по окончанию реакции было в 2 раза меньше по сравнению с давлением реагентов.

Для начала определим концентрацию уксусной кислоты в полученном растворе. Масса уксусной кислоты в растворе: 1,05 г/мл * 1000 мл = 1050 г Молярная масса уксусной кислоты (CH3COOH) = 60 г/моль Количество молей уксусной кислоты: 1050 г / 60 г/моль = 17,5 моль

Так как pH = 2,88, то концентрация ионов водорода [H+] = 10^(-2,88) = 1,4 * 10^(-3) моль/л

Так как уксусная кислота полностью диссоциирует, то [H+] = [CH3COO-] = 1,4 * 10^(-3) моль/л

Тогда [CH3COOH] = 17,5 - 1,4 * 10^(-3) = 17,4986 моль/л

Теперь найдем концентрацию кислорода в реакционной смеси. Пусть x моль кислорода вступило в реакцию. Тогда количество молей н-бутана, вступившего в реакцию, равно 17,5 - x моль.

Составим уравнение реакции сгорания н-бутана:

C4H10 + xO2 -> yCO2 + zH2O

Из уравнения баланса массы углерода:

4*(17,5 - x) = 2y

Из уравнения баланса массы водорода:

10*(17,5 - x) = 2z

Так как давление продуктов в 2 раза меньше, чем давление реагентов, то y = 2, z = 5

Решая систему уравнений, получаем x = 6,5 моль кислорода

Итак, количество кислорода, вступившего в реакцию, составляет 6,5 моль. Изначально было 17,5 моль кислорода, так что процент кислорода, вступившего в реакцию, равен (6,5 / 17,5) * 100% = 37% (с точностью до целых).