Question

Определите объем воздуха который потребуется для полного сгорания 1 кг угля содержащего 96 % чистого углерода. объемная доля кислорода в воздухе равна 21%

Answer 1

С + O2 = CO2

m(C)=96/100х1000=960 г
M(C)=12 г/моль
n(C)=960/12=80 моль
n(C)=n(O2)=80 моль
Vm=22,4 л/моль
V(O2)=80х22,4=1792 л
V(возд)=1792х100/21=8533,33 л

Answer 2

Для определения объема воздуха, необходимого для полного сгорания 1 кг угля, сначала рассмотрим химическое уравнение процесса сгорания угля в кислороде:

\[ C + O_2 \rightarrow CO_2 \]

Углерод (C) сгорает с кислородом (O₂), образуя углекислый газ (CO₂). Уравнение сбалансировано, поэтому для полного сгорания 1 моль угля потребуется 1 моль \( O_2 \).

Молярная масса угля (чистого углерода) \( C \) равна примерно 12 г/моль, а молярная масса \( O_2 \) равна примерно 32 г/моль.

Таким образом, масса \( O_2 \), необходимая для сгорания 1 кг угля, равна массе угля, то есть 1 кг.

Теперь определим объем \( O_2 \), используя условия стандартных условий (0 °C и 1 атмосферное давление) и уравнение состояния идеального газа:

\[ PV = nRT \]

где \( P \) - давление, \( V \) - объем, \( n \) - количество молей газа, \( R \) - универсальная газовая постоянная, \( T \) - температура в кельвинах.

Масса \( O_2 \) равна 1 кг / молярная масса \( O_2 \), и моль \( O_2 \) равна массе \( O_2 \) / молярная масса \( O_2 \). Подставим это в уравнение:

\[ PV = \frac{m}{M}RT \]

где \( m \) - масса газа, \( M \) - молярная масса газа, \( R \) - универсальная газовая постоянная, \( T \) - температура в кельвинах.

Давление \( P \) примем за 1 атмосферу, температуру \( T \) примем за 273 К (0 °C), а универсальную газовую постоянную \( R \) за 0.0821 л*атм/(моль*К).

\[ V = \frac{mRT}{MP} \]

Подставим известные значения:

\[ V = \frac{1\,кг \times 0.0821\,л \cdot атм/(моль \cdot К) \times 273\,К}{32\,г/моль \times 1\,атм} \]

Рассчитаем:

\[ V ≈ \frac{1 \times 0.0821 \times 273}{32} \]

\[ V ≈ \frac{22.3683}{32} \]

\[ V ≈ 0.699\,л \]

Таким образом, для полного сгорания 1 кг угля потребуется примерно 0.699 литра \( O_2 \).