Question

Какое должно быть содержание (в мольных %) озона в смеси с кислородом, чтобы двух объёмов данной смеси хватило на сжигание одного объёма природного газа, состоящего из 85% метана и 15% этана (по объёму)?

Answer 1

Вроде бы 20%, но это не точно

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать уравнение баланса массы и уравнение баланса атомарного кислорода.

Для сжигания метана (CH₄) и этана (C₂H₆) требуется кислород (O₂). Реакции сгорания выглядят следующим образом:

1. Для метана: $CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O$

2. Для этана: $C₂H₆ + 3.5O₂ → 2CO₂ + 3H₂O$

Из условия задачи мы знаем, что объем смеси озона и кислорода равен двум объемам смеси природного газа (метана и этана).

Давайте предположим, что объем смеси природного газа (85% метана и 15% этана) составляет 1 объем. Тогда объем метана составляет $0.85 \times 1 = 0.85$ объема, и объем этана составляет $0.15 \times 1 = 0.15$ объема.

Согласно уравнениям сгорания, 1 объем метана требует 2 объема кислорода, и 1 объем этана требует 3.5 объема кислорода.

Итак, для сгорания 1 объема природного газа требуется:

$(0.85 \times 2) + (0.15 \times 3.5) = 2.55$ объема кислорода.

Поскольку объем смеси кислорода и озона равен 2 объемам природного газа, тогда содержание озона в смеси можно выразить как:

$\text{Содержание озона} = \frac{\text{Объем озона}}{\text{Объем смеси кислорода и озона}} = \frac{2.55 - 2}{2} = 0.275$ или 27.5% (в мольных %).