Question

СРОЧНОООО ДАЮ 10 балів пж Визначити, скільки кисню і повітря потрібно для спалювання 50 л газової суміші, в якій міститься за об’ємом 20% метану, 40% етану та 40% етилену.

Answer 1

Ответ: 162,23 кг кисню / 0,21 = 772,5 кг повітря

Масова частка метану: 20% = 0,2, маса метану = 0,2 * 50 л * 0,717 кг/м³ = 3,585 кг

Масова частка етану: 40% = 0,4, маса етану = 0,4 * 50 л * 1,265 кг/м³ = 25,3 кг

Масова частка етилену: 40% = 0,4, маса етилену = 0,4 * 50 л * 1,178 кг/м³ = 23,56 кг

Загальна маса газової суміші: 3,585 + 25,3 + 23,56 = 52,445 кг

Для спалювання 1 моль метану потрібно 2 молі кисню. Молярна маса метану: 16 г/моль, молярна маса кисню: 32 г/моль. Отже, для спалювання 3,585 кг метану потрібно:

3,585 кг * (1 моль / 16 г) * (2 молі кисню / 1 моль метану) * (32 г / 1 моль) = 14,34 кг кисню

Аналогічно, для спалювання етану та етилену потрібно:

25,3 кг * (1 моль / 30 г) * (3 молі кисню / 1 моль етану) * (32 г / 1 моль) = 67,733 кг кисню

23,56 кг * (1 моль / 28 г) * (4 молі кисню / 1 моль етилену) * (32 г / 1 моль) = 80,157 кг кисню

Таким чином, загальна кількість кисню, необхідна для спалювання 50 л газової суміші, складає:

14,34 + 67,733 + 80,157 = 162,23 кг кисню

Оскільки повітря містить близько 21% кисню за об’ємом, то для спалювання потрібно:

162,23 кг кисню / 0,21 = 772,5 кг повітря.

Answer 2

Для визначення скільки кисню і повітря потрібно для спалювання газової суміші, спочатку треба знайти склад суміші в масових частках, а потім визначити стехіометричні співвідношення реакції спалювання та кількість кисню, що потрібна для повного згоряння.

1. Знайдемо масові частки кожного компонента суміші:

   • Масова частка метану (CH₄) = 20%
   • Масова частка етану (C₂H₆) = 40%
   • Масова частка етилену (C₂H₄) = 40%

2. Тепер визначимо масові частки вуглецю (C) та водню (H₂) у суміші:

   • Масова частка вуглецю (C) = (кількість C у CH₄ + кількість C у C₂H₆ + кількість C у C₂H₄) = (1 * 20% + 2 * 40% + 2 * 40%) = 20% + 80% + 80% = 180%
   • Масова частка водню (H₂) = (кількість H у CH₄ + кількість H у C₂H₆ + кількість H у C₂H₄) = (4 * 20% + 6 * 40% + 4 * 40%) = 80% + 240% + 160% = 480%

3. Після цього визначимо масові частки кисню (O₂) та інших газів у суміші:

   • Масова частка кисню (O₂) = 100% - (масова частка C + масова частка H₂) = 100% - (180% + 480%) = 100% - 660% = -560%

   Зауваження: Масова частка кисню вийшла від'ємною, що свідчить про те, що в цій суміші немає достатньо кисню для повного згоряння. Тому для спалювання цієї суміші потрібно додати кисень.

4. Тепер визначимо, скільки кисню потрібно для повного згоряння цієї суміші. Для цього треба знайти масу кожного компонента і визначити співвідношення згоряння:

   • Маса метану (CH₄) = 50 л * (20% / 100%) = 10 л
   • Маса етану (C₂H₆) = 50 л * (40% / 100%) = 20 л
   • Маса етилену (C₂H₄) = 50 л * (40% / 100%) = 20 л

   Тепер визначимо кількість кисню, потрібну для повного згоряння кожного компонента, враховуючи їхні стехіометричні співвідношення:

   • Співвідношення згоряння метану: 1 CH₄ + 2 O₂ → 1 CO₂ + 2 H₂O
   • Співвідношення згоряння етану: 2 C₂H₆ + 7 O₂ → 4 CO₂ + 6 H₂O
   • Співвідношення згоряння етилену: 2 C₂H₄ + 3 O₂ → 4 CO₂ + 4 H₂O

5. Визначимо кількість кисню для кожного компонента:

   • Кількість кисню для метану = 10 л * 2 = 20 л
   • Кількість кисню для етану = 20 л * 7 = 140 л
   • Кількість кисню для етилену = 20 л * 3 = 60 л

6. Загальна кількість кисню, яка потрібна для повного згоряння всієї суміші: 20 л (метану) + 140 л (етану) + 60 л (етилену) = 220 л кисню

Отже, для повного згоряння 50 л газової суміші потрібно 220 л кисню.