Question

Вычислите объем кислорода необходимого для сжигания 1000 тонн природного газа содержащего 96% метана

Answer 1

Формула сжигания метана: CH4 + 2*O2 -> CO2 + 2H2O 
Т.е. на 1 моль метана нужно 2 моля кислорода. 
1 моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объем. Поэтому нужно 0,98*2 кубометра кислорода. 1,96 куба.

Answer 2

Для вычисления объема кислорода, необходимого для полного сжигания 1000 тонн природного газа, содержащего 96% метана, мы можем использовать химическое уравнение реакции сжигания метана в кислороде.

Уравнение реакции сжигания метана выглядит следующим образом:

\[ CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O \]

Из уравнения видно, что для полного сжигания одной молекулы метана требуется две молекулы кислорода. Таким образом, мы можем использовать этот коэффициент для расчета объема кислорода.

Для начала, давайте найдем молекулярную массу метана (CH₄) и кислорода (O₂). Молекулярные массы элементов находятся в атомных единицах масс (amu). Молекулярная масса метана равна:

\[ M_{CH_4} = 12.01 \, (C) + 4.03 \, (H) = 16.05 \, g/mol \]

Молекулярная масса кислорода равна:

\[ M_{O_2} = 2 \times 16.00 \, (O) = 32.00 \, g/mol \]

Теперь мы можем использовать эти молекулярные массы для расчета массового соотношения метана и кислорода в реакции сжигания:

\[ \frac{M_{CH_4}}{M_{O_2}} = \frac{16.05 \, g/mol}{32.00 \, g/mol} \]

\[ \frac{M_{CH_4}}{M_{O_2}} \approx 0.502 \]

Это означает, что каждый моль метана требует примерно половины моля кислорода для полного сжигания. Теперь мы можем использовать это соотношение для расчета объема кислорода.

Объем кислорода (V) можно выразить через число молей (n) и объем моля газа (Vₘ) с использованием уравнения состояния идеального газа:

\[ V = n \cdot V_m \]

Теперь давайте предположим, что у нас есть 1000 тонн (или 1 000 000 кг) природного газа, и мы хотим найти объем кислорода. Сначала найдем количество молекул метана в 1000 тоннах газа:

\[ \text{Масса метана} = \text{Процент метана} \times \text{Масса газа} \]

\[ \text{Масса метана} = 0.96 \times 1,000,000 \, \text{кг} \]

Теперь найдем количество молей метана:

\[ n_{CH_4} = \frac{\text{Масса метана}}{M_{CH_4}} \]

Теперь найдем количество молей кислорода, используя коэффициенты стехиометрии из уравнения реакции:

\[ n_{O_2} = 2 \times n_{CH_4} \]

Теперь, используя объем моля кислорода (стандартное значение примерно \(22.4 \, \text{л/моль}\)), мы можем найти объем кислорода:

\[ V_{O_2} = n_{O_2} \times V_m \]

\[ V_{O_2} = 2 \times n_{CH_4} \times 22.4 \, \text{л/моль} \]

Это даст вам объем кислорода, необходимого для полного сжигания 1000 тонн природного газа, содержащего 96% метана.