При сгорании циклоалкана образовалась 20 л (н.у.) углекислого газа. Определите объем кислорода вступившую в реакцию.

Для того чтобы определить объем кислорода, вступившего в реакцию сгорания циклоалкана, нужно сначала разобраться с химической реакцией сгорания углеводорода и применить законы стехиометрии.

1. Уравнение сгорания циклоалкана: Пусть циклоалкан имеет общую формулу $C_nH_{2n}$, например, циклопропан, циклопентан, циклооктан и т.д. При сгорании углеводорода в кислороде происходит следующая химическая реакция:

   $$C_nH_{2n} + O_2 \to CO_2 + H_2O$$

   Сгорание углеводородов всегда происходит по аналогичной схеме, где углерод из углеводорода окисляется до углекислого газа (CO₂), а водород — до воды (H₂O).

2. Нахождение молекул углекислого газа: В задаче сказано, что при сгорании циклоалкана образовалось 20 л углекислого газа (при нормальных условиях). Под нормальными условиями понимается стандартная температура и давление (н.у.), при которых 1 моль любого идеального газа занимает объем 22,4 л.

   Следовательно, 20 л углекислого газа соответствуют:

   $$\frac{20}{22,4} = 0,89286 \, \text{моль CO}_2$$

3. Составление стехиометрического уравнения: Объем углекислого газа, образующегося при сгорании углеводорода, пропорционален количеству молекул углерода в углеводороде. Для простоты предположим, что речь идет о циклоалкане с формулой $C_6H_{12}$ (циклогексан), так как циклоалканы часто рассматриваются в учебных задачах. В этом случае уравнение сгорания примет вид:

   $$C_6H_{12} + 9O_2 \to 6CO_2 + 6H_2O$$

4. Стехиометрия реакции: Из уравнения видно, что на 1 моль циклоалкана (C₆H₁₂) расходуется 9 моль кислорода (O₂), а образуется 6 моль углекислого газа (CO₂).

5. Нахождение объема кислорода: Поскольку 1 моль углекислого газа занимает 22,4 л, то 0,89286 моль CO₂ будет занимать объем:

   $$0,89286 \times 22,4 = 20 \, \text{л CO}_2$$

   Из стехиометрии видно, что на 6 моль CO₂ требуется 9 моль O₂. Следовательно, для 0,89286 моль CO₂ потребуется:

   $$\frac{9}{6} \times 0,89286 = 1,338 \, \text{моль O}_2$$

   Переведем это количество кислорода в объем при нормальных условиях:

   $$1,338 \times 22,4 = 30 \, \text{л O}_2$$

Ответ: Для сгорания циклоалкана, при образовании 20 л углекислого газа, потребуется 30 л кислорода.