Вирішити задачі:
1. Обчисліть об'єм кисню, який витрачається на спалювання: 35 літрв метану, 15 літрів ацетилену,
2. Біогаз ─ це суміш, основними компонентами якої є метан, карбон (ІV) оксид. Обчисліть об’єм (м3) кисню (н. у.), що витрачається на спалювання біогазу об’ємом 10 м3, з об’ємною часткою метану − 60 % і карбон (ІV) оксиду − 40 %.
Ответы
1. Об'єм кисню, який витрачається на спалювання метану, розраховується за реакцією:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
Тобто на кожні 1 моль метану потрібно 2 молі кисню. Оскільки 1 моль газу при стандартних умовах займає 22,4 л, то 35 л метану містять:
n = V / V_m = 35 л / 22,4 л/моль ≈ 1,56 моль метану
Тому на його повне спалювання потрібно:
n(O2) = 2n(CH4) = 2 · 1,56 моль ≈ 3,12 моль кисню
Об'єм кисню, що витрачається, буде:
V(O2) = n(O2) · V_m = 3,12 моль · 22,4 л/моль ≈ 69,9 л
Аналогічно розраховуємо об'єм кисню для ацетилену:
2C2H2 + 5O2 → 4CO2 + 2H2O
n = V / V_m = 15 л / 22,4 л/моль ≈ 0,67 моль ацетилену
n(O2) = 5/2 · n(C2H2) = 5/2 · 0,67 моль ≈ 1,68 моль кисню
V(O2) = n(O2) · V_m = 1,68 моль · 22,4 л/моль ≈ 37,6 л
Отже, на спалювання 35 л метану та 15 л ацетилену потрібно 69,9 л + 37,6 л ≈ 107,5 л кисню.
2. Біогаз складається головним чином з метану і карбон (ІV) оксиду (СО2). Якщо метану 60 % об'єму, то кількість молей метану також дорівнює 60 % від загальної кількості молей газу. Оскільки на повне спалювання 1 молі метану потрібно 2 молі кисню, то на спалювання 6 моль метану потрібно 12 молей кисню.
Аналогічно, якщо CO2 дорівнює 40 % об'єму, то кількість молей СО2 дорівнює 40 % від загальної кількості молей газу. Оскільки на повне спалювання 1 молі СО2 потрібно 1 моль кисню, то на спалювання 4 моль СО2 потрібно 4 молі кисню.
Отже, загальна кількість кисню, що витрачається на спалювання 10 м3 біогазу, буде:
12 моль (від метану) + 4 моль (від СО2) = 16 моль
А об'єм цього кисню при нормальних умовах (0°C і 1 атм) буде:
V(O2) = n(O2) · V_m = 16 моль · 22,4 л/моль ≈ 358,4 л
Отже, на спалювання 10 м3 біогазу потрібно 358,4 л кисню.