Question

Почему при горении природного газа на кухне повышается влажность воздуха? Рассчитайте массу воды(г) образующейся при сгорании в кислороде метана объёмом 500 дм кубических (н. у)

Answer 1

Природный газ - смесь газов, образовавшихся в недрах Земли при анаэробном разложении органических веществ.

Природный газ относится к полезным ископаемым. Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии - в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или воде. При стандартных условиях (101,325 кПа и 20 °C) природный газ находится только в газообразном состоянии. Также природный газ может находиться в кристаллическом состоянии в виде естественных газогидратов.

Основную часть природного газа составляет метан (CH4) - от 92 до 98 %. В состав природного газа могут также входить более тяжёлые углеводороды - гомологи метана:

этан (C2H6),

пропан (C3H8),

бутан (C4H10).

а также другие неуглеводородные вещества:

водород (H2),

сероводород (H2S),

диоксид углерода (СО2),

азот (N2),

гелий (Не).

Чистый природный газ не имеет цвета и запаха. Чтобы можно было определить утечку по запаху, в газ добавляют небольшое количество веществ, имеющих сильный неприятный запах (гнилой капусты, прелого сена, тухлых яиц) (т. н. одорантов). Чаще всего в качестве одоранта применяется этилмеркаптан (16г на 1000 куб. м. природного газа).

Для облегчения транспортировки и хранения природного газа его сжижают, охлаждая при повышенном давлении.

Ориентировочные физические характеристики (зависят от состава; при нормальных условиях, если не указано другое):

Плотность:

от 0,68 до 0,85 кг/м³ относительно воздуха (сухой газообразный);

400 кг/м³ (жидкий).

Температура самовозгорания: 650 °C;

Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом от 5 % до 15 % объёмных;

Удельная теплота сгорания: 28-46 МДж/м³ (6,7-11,0 Мкал/м³);

Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания: 120-130.

Легче воздуха в 1,8 раз, поэтому при утечке не собирается в низинах, а поднимается вверх.

В осадочной оболочке земной коры сосредоточены огромные залежи природного газа. Согласно теории биогенного (органического) происхождения нефти, они образуются в результате разложения останков живых организмов. Считается, что природный газ образуется в осадочной оболочке при бо́льших температурах и давлениях, чем нефть. С этим согласуется тот факт, что месторождения газа часто расположены глубже, чем месторождения нефти.

Огромными запасами природного газа обладают Россия (Уренгойское месторождение), Иран, большинство стран Персидского залива, США, Канада. Из европейских стран стоит отметить Норвегию, Нидерланды. Среди бывших республик Советского Союза большими запасами газа владеет Туркмения, Азербайджан, Узбекистан а также Казахстан (Карачаганакское месторождение)

Природный газ в определенных термодинамических условиях может переходить в земной коре в твердое состояние и образовывать газогидратные залежи.

Газ переходит в твердое состояние в земной коре, соединяясь с пластовой водой при гидростатических давлениях (до 250 атм) и сравнительно низких температурах (до 295°К).

Газогидратные залежи обладают более высокой концентрацией газа в единице объема пористой среды, чем в обычных газовых месторождениях, так как один объем воды при переходе ее в гидратное состояние связывает до 220 объемов газа.

Природный газ находится в земле на глубине от 1000 метров до нескольких километров.

Сверхглубокой скважиной недалеко от города Новый Уренгой получен приток газа с глубины более 6000 метров.

В недрах газ находится в микроскопических пустотах (порах). Поры соединены между собой микроскопическими каналами - трещинами, по этим каналам газ поступает из пор с высоким давлением в поры с более низким давлением до тех пор, пока не окажется в скважине.

Движение газа в пласте подчиняется определённым законам.

Answer 2

При горении природного газа на кухне происходит окисление метана (CH4) в кислороде (O2) с образованием углекислого газа (CO2) и воды (H2O). Химическое уравнение реакции сгорания метана можно записать следующим образом:

CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O

Из этого уравнения видно, что при сгорании одного молекулы метана образуется две молекулы воды.

Для расчета массы воды, образующейся при сгорании 500 дм³ (декаметров кубических) метана, нужно сначала определить количество молекул метана. Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

V = n * Vm,

где V - объем газа (в данном случае 500 дм³), n - количество молекул метана, Vm - молярный объем идеального газа при нормальных условиях (22.7 дм³/моль).

n = V / Vm, n = 500 дм³ / 22.7 дм³/моль ≈ 22.03 моль.

Теперь у нас есть количество молекул метана, и мы знаем, что каждая молекула метана образует две молекулы воды. Таким образом, образуется:

Количество молекул воды = 2 * количество молекул метана, Количество молекул воды = 2 * 22.03 моль ≈ 44.06 моль.

Теперь нужно перевести количество молекул воды в массу, зная молекулярную массу воды (H2O) - округленно 18 г/моль.

Масса воды = количество молекул воды * молекулярная масса воды, Масса воды = 44.06 моль * 18 г/моль ≈ 793.08 г.

Таким образом, при сгорании 500 дм³ метана образуется примерно 793.08 г воды.