Question

На згоряння суміші метану з азотом об’ємом 960 л витрачено кисень об’ємом 1804,8 л (н. у.). Обчисліть масовучастку метану в суміші. (20,8%)​

Answer 1

Ответ:

Дано :

V(CH4, N2) = 950 л

V(O2) = 1804,8 л

Знайти :

фі(CH4) -?

Розв'язання :

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O (1)

N2 + O2 = 2NO (2)

V(CH4) = x л

V(N2) = (960 - x) л

(1) V(CH4) : V1(O2) = 1 : 2

V1(O2) = 2 * V(CH4) = 2x

(2) V(N2) : V2(O2) = 1 : 1

V2(O2) = V(N2) = 960 - x

2 * x + (960 - x) = 1804,8

2 * x - x = 1804,8 - 960

x = 845

V(CH4) = 845 л

фі(CH4) = V(CH4) / V(CH4, N2) = 845 л : 960 л = 0,88 або 88 %

Answer 2

Для обчислення масової частки метану в суміші спочатку визначимо кількість молекул метану та кисню, які брали участь у реакції згоряння. Потім використовуємо ці дані, щоб знайти масову частку метану.

Згоряння метану (CH4) в азоті (N2) в присутності кисню (O2) відбувається згідно з реакцією:

CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O

Можемо побачити, що на один молекулу метану потрібні дві молекули кисню. Отже, кількість молекул кисню дорівнює половині кількості молекул метану.

Спочатку перетворимо обсяги газів у молекули за стандартних умов (н. у.), де 1 моль газу займає приблизно 22,4 літра за 0°C і 1 атмосферний тиск:

Об'єм метану (V_CH4) = 960 л / 22.4 л/моль = 42.8571 моль метану Об'єм кисню (V_O2) = 1804.8 л / 22.4 л/моль = 80.2 моль кисню

Тепер, враховуючи реакцію згоряння, ми знаємо, що кількість молекул кисню становить половину кількості молекул метану. Тобто:

Кількість молекул метану = 42.8571 моль Кількість молекул кисню = 0.5 * 42.8571 моль = 21.4286 моль

Тепер ми можемо визначити масові відсотки кожного компонента в суміші. Маса метану (M_CH4) дорівнює масі одного молекули метану помноженій на кількість молекул:

M_CH4 = 12.01 г/моль * 42.8571 моль = 514.29 г

Маса кисню (M_O2) дорівнює масі одного молекули кисню помноженій на кількість молекул:

M_O2 = 32.00 г/моль * 21.4286 моль = 685.71 г

Тепер обчислимо масову частку метану в суміші:

Масова частка метану = (M_CH4 / (M_CH4 + M_O2)) * 100% Масова частка метану = (514.29 г / (514.29 г + 685.71 г)) * 100% ≈ 42.85%

Отже, масова частка метану в суміші становить приблизно 42.85%, що округлюється до 42.9% (якщо потрібно виразити у відсотках з однією десятковою знаком після коми).