Question

Какой объем кислорода надо израсходовать на сжигание 1 м3 газовой смеси, содержащей по объему 40% метана, 40 % пропана и 20% ацетилена?

Answer 1

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O
C₃H₈ + 5O₂ = 3CO₂ + 4H₂O
C₂H₂ + 2,5O₂ = 2CO₂ + H₂O
w₁=0,4 (40%)
w₂=0,4 (40%)
w₃=0,2 (20%)
V=1 м³

V(CH₄)=Vw₁
V(C₃H₈)=Vw₂
V(C₂H₂)=Vw₃

по уравнениям реакций
V(O₂)=2V(CH₄)+5V(C₃H₈)+2,5V(C₂H₂)

V(O₂)=2Vw₁+5Vw₂+2,5Vw₃=V(2w₁+5w₂+2,5w₃)

V(O₂)=1м³*(2*0,4+5*0,4+2,5*0,2) = 3,3 м³ (ответ)

Answer 2

Для рассчета объема кислорода, необходимого для полного сжигания газовой смеси, содержащей различные компоненты, мы можем использовать стехиометрические коэффициенты реакции сгорания каждого компонента.

Общее уравнение реакции сгорания метана (CH₄): CH₄ + 2O₂ -> CO₂ + 2H₂O

Общее уравнение реакции сгорания пропана (C₃H₈): C₃H₈ + 5O₂ -> 3CO₂ + 4H₂O

Общее уравнение реакции сгорания ацетилена (C₂H₂): 2C₂H₂ + 5O₂ -> 4CO₂ + 2H₂O

Сначала найдем молекулярные массы каждого компонента:

• Метан (CH₄): 12.01 + 4 * 1.008 = 16.04 г/моль
• Пропан (C₃H₈): 3 * 12.01 + 8 * 1.008 = 44.1 г/моль
• Ацетилен (C₂H₂): 2 * 12.01 + 2 * 1.008 = 26.04 г/моль

Теперь рассчитаем молевные доли каждого компонента в газовой смеси:

• Доля метана: 0.4
• Доля пропана: 0.4
• Доля ацетилена: 0.2

Давайте предположим, что у нас есть 1 м³ газовой смеси. Тогда объем каждого компонента будет:

• Объем метана: 0.4 м³
• Объем пропана: 0.4 м³
• Объем ацетилена: 0.2 м³

Теперь найдем массу каждого компонента в данной смеси:

• Масса метана: 0.4 м³ * 16.04 г/моль = 6.416 г
• Масса пропана: 0.4 м³ * 44.1 г/моль = 17.64 г
• Масса ацетилена: 0.2 м³ * 26.04 г/моль = 5.208 г

Для полного сжигания каждого компонента потребуется определенное количество кислорода согласно стехиометрическим уравнениям.

• Для метана: 2 моль O₂ на 1 моль CH₄
• Для пропана: 5 моль O₂ на 1 моль C₃H₈
• Для ацетилена: 5 моль O₂ на 2 моль C₂H₂

Суммируя все, получаем:

• Моль O₂ для метана: 0.4 м³ CH₄ * (2 моль O₂ / 1 моль CH₄) = 0.8 моль O₂
• Моль O₂ для пропана: 0.4 м³ C₃H₈ * (5 моль O₂ / 1 моль C₃H₈) = 2 моль O₂
• Моль O₂ для ацетилена: 0.2 м³ C₂H₂ * (5 моль O₂ / 2 моль C₂H₂) = 0.5 моль O₂

Итак, суммарно для сжигания данной газовой смеси потребуется: 0.8 моль + 2 моль + 0.5 моль = 3.3 моль кислорода.

Объем 1 моль кислорода при нормальных условиях (0 °C и 1 атм) составляет приблизительно 22.71 л.

Следовательно, объем кислорода, необходимый для сжигания 1 м³ данной газовой смеси, составляет: 3.3 моль * 22.71 л/моль = 74.823 л кислорода.

Итак, для сжигания 1 м³ газовой смеси, содержащей 40% метана, 40% пропана и 20% ацетилена, потребуется около 74.823 л кислорода.