Question

Рассчитайте объем (н.у.) воздуха, необходимый для полного сгорания 100 м3 природного газа, содержащего 90% метана.

Answer 1

Дано:

V(природного газа)=100м³

ω%(CH₄)=90%

Vm=22,4м³./кмоль

----------------------------

V(воздуха)-?

Решение:

1.  V(CH)₄=ω%(CH₄)xV(природного газа)÷100%

V(CH)₄=90%х100м³÷100%=90м³

2. Определим количество вещества метана в 90м³:

n₁(CH₄)=V(CH)₄÷Vm

n₁(CH₄)=90м³÷22,4м³/кмоль=4кмоль

3. СH₄+2O₂=CO₂+2H₂O

по уравнению реакции:

n(СH₄)=1кмоль n(O₂)=2кмоль

по условию задачи:

n₁(CH₄)=4кмоль n₁(O₂)=8кмоль

4. V(O₂)=n₁(O₂)xVm

V(O₂)=8кмольх22,4м³/кмоль=179,2м³

5. V(воздуха)=V(O₂)х5

V(воздуха)=179,2м³х5=896м³

6. Ответ: потребуется 896м³ воздуха для сжигания 100 м³ природного газа, содержащего 90% метана.

Answer 2

Для расчета объема воздуха, необходимого для полного сгорания 100 м3 природного газа с содержанием 90% метана, нужно учитывать химическое уравнение реакции сгорания метана.

Уравнение реакции сгорания метана (CH4) с кислородом (O2) можно записать следующим образом:

CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O

Из уравнения видно, что для полного сгорания одного молекулы метана необходимо две молекулы кислорода. Молярная масса метана (CH4) составляет примерно 16 г/моль, а молярная масса кислорода (O2) составляет около 32 г/моль.

Теперь произведем необходимые расчеты:

1. Найдем количество молекул метана в 100 м3 природного газа, содержащего 90% метана: Объем метана = 100 м3 × 0.9 (доля метана в газе) = 90 м3 метана.

2. Найдем количество молекул метана в этом объеме: Количество молекул метана = (объем метана) / (объем одной молекулы метана в нормальных условиях). Объем одной молекулы газа при нормальных условиях (н.у.) составляет около 22.7 литров (0.0227 м3).

Количество молекул метана = 90 м3 / 0.0227 м3/мол = 3960 молекул метана.

3. Так как каждая молекула метана требует две молекулы кислорода для полного сгорания, то нам понадобится вдвое больше молекул кислорода:

Количество молекул кислорода = 2 × 3960 молекул метана = 7920 молекул кислорода.

4. Теперь найдем объем кислорода в нормальных условиях (н.у.), необходимый для полного сгорания метана: Объем кислорода = (Количество молекул кислорода) × (Объем одной молекулы кислорода в нормальных условиях).

Объем одной молекулы кислорода в нормальных условиях также составляет около 22.7 литров (0.0227 м3).

Объем кислорода = 7920 молекул кислорода × 0.0227 м3/мол = 179.64 м3 кислорода.

Таким образом, для полного сгорания 100 м3 природного газа, содержащего 90% метана, необходимо около 179.64 м3 воздуха (кислорода) в нормальных условиях.