Question

Какой объём воздуха(н.у.) израсходуется при сжигании 100 л коксового газа , содержащего 60% водорода ,25% метана , 5% оксида углерода (2),6% азота ,4 % оксида углерода (4)? Объемная доля кислорода в воздухе составляет 20%.

Answer 1

Дано:
V(кокс. газа) = 100 л
φ(Н2) = 60% или 0,6
φ(СН4) = 25% или 0,25
φ(СО)=5% или 0,05
φ(N2) =6% или 0,06
φ(СО2) = 4% или 0,04
φ(О2) = 20% или 0,2
Найти:
V(возд.) - ?
V=V(кокс. газа)*φ
V(H2) = 100 л*0,6 = 60 л
V(CH4) = 100 л*0,25 = 25 л
V(CO) = 100 л*0,05 = 5 л
V(N2) = 100 л*0,06 = 6 л
V(CO2) = 100 л*0,04 = 4 л

2H2 + O2 = 2H2O
V(O2) = 0.5*60 л = 30 л
СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О
V(O2) = 2*25 л = 50 л
2СО+О2 = 2СО2
V=0,5*5 = 2,5 л
ΣV(O2) = 30 л+50 л+2,5 л = 82,5 л
V(возд.) = 82,5 л/0,2 = 412,5 л
Ответ: 412,5 л

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать закон Бойля-Мариотта и закон Дальтона для идеальных газов, а также информацию о составе коксового газа.

1. Закон Бойля-Мариотта: \[ P_1V_1/T_1 = P_2V_2/T_2 \]

2. Закон Дальтона: \[ P_{\text{общ}} = P_{\text{кислород}} + P_{\text{азот}} + P_{\text{другие}} \]

3. Идеальный газ: \[ PV = nRT \]

Сначала определим мольные доли каждого компонента газа. Для этого разделим объемные проценты на 100 и умножим на мольную массу соответствующего элемента.

\[ \text{Molar mass}_{\text{H}_2} = 2 \times 1.01 \, \text{g/mol} = 2.02 \, \text{g/mol} \] \[ \text{Molar mass}_{\text{CH}_4} = 12.01 + 4 \times 1.01 \, \text{g/mol} = 16.05 \, \text{g/mol} \] \[ \text{Molar mass}_{\text{CO}} = 12.01 + 16.00 \, \text{g/mol} = 28.01 \, \text{g/mol} \] \[ \text{Molar mass}_{\text{CO}_2} = 12.01 + 2 \times 16.00 \, \text{g/mol} = 44.01 \, \text{g/mol} \] \[ \text{Molar mass}_{\text{N}_2} = 2 \times 14.01 \, \text{g/mol} = 28.02 \, \text{g/mol} \]

Теперь определим количество молей каждого компонента, используя его объемную долю:

\[ n_{\text{H}_2} = 100 \, \text{L} \times 0.60 / 22.41 \, \text{L/mol} \] \[ n_{\text{CH}_4} = 100 \, \text{L} \times 0.25 / 22.41 \, \text{L/mol} \] \[ n_{\text{CO}} = 100 \, \text{L} \times 0.05 / 22.41 \, \text{L/mol} \] \[ n_{\text{N}_2} = 100 \, \text{L} \times 0.06 / 22.41 \, \text{L/mol} \] \[ n_{\text{CO}_2} = 100 \, \text{L} \times 0.04 / 22.41 \, \text{L/mol} \]

Теперь, суммируя количество молей каждого компонента, мы можем найти общее количество молей газа.

\[ n_{\text{общ}} = n_{\text{H}_2} + n_{\text{CH}_4} + n_{\text{CO}} + n_{\text{N}_2} + n_{\text{CO}_2} \]

Теперь, используя уравнение состояния идеального газа, мы можем найти объем газа при нормальных условиях (н.у.):

\[ V_{\text{н.у.}} = n_{\text{общ}} \times R \times T_{\text{н.у.}} / P_{\text{н.у.}} \]

где \( R \) - универсальная газовая постоянная, \( T_{\text{н.у.}} \) - температура нормальных условий (273.15 K), \( P_{\text{н.у.}} \) - давление нормальных условий (1 атмосфера).

Теперь мы можем выразить \( V_{\text{н.у.}} \) в литрах, и это будет искомый ответ.

\[ V_{\text{н.у.}} = V_{\text{н.у.}} / 1000 \]

Рассчитаем все значения и найдем ответ.