Вопрос школьника
Рассчитайте объём кислорода (н. у.), который потребуется для полного сгорания 3 л смеси метана с этаном. Относительная плотность газовой смеси по воздуху равна 0,6
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо знать химическую формулу сгорания метана и этана, а также учитывать относительную плотность газовой смеси по воздуху.
Метан сгорает по формуле: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
Этан сгорает по формуле: C2H6 + 3.5O2 → 2CO2 + 3H2O
Для полного сгорания 1 моль метана необходимо 2 моля кислорода, а для полного сгорания 1 моля этана необходимо 3.5 моля кислорода.
Таким образом, для полного сгорания 3 л смеси метана с этаном необходимо рассчитать количество молей каждого газа в смеси. Для этого воспользуемся формулой идеального газа:
PV = nRT
где P — давление газа, V — его объем, n — количество молей газа, R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа.
При нормальных условиях (н. у.) давление газа равно 1 атмосфере, температура — 273 К.
Объем 3 л смеси метана с этаном при н. у. равен 3/22.4 = 0.134 моль.
Для расчета количества молей метана и этана в смеси воспользуемся соотношением объемных долей:
V(CH4) / V(C2H6) = 1 / 1.5
Отсюда получаем, что объем метана в смеси равен 0.134 / 2.5 = 0.054 моль, а объем этана — 0.080 моль.
Для полного сгорания метана потребуется 2 * 0.054 = 0.108 моль кислорода.
Для полного сгорания этана потребуется 3.5 * 0.080 = 0.28 моль кислорода.
Общее количество кислорода, необходимое для полного сгорания смеси, равно 0.108 + 0.28 = 0.388 моль.
Для перевода молей в объем воспользуемся обратной формулой идеального газа:
V = nRT / P
Подставляя значения, получаем:
V(O2) = 0.388 * 8.31 * 273 / 1 = 87.5 л
Ответ: для полного сгорания 3 л смеси метана с этаном при н. у. потребуется 87.5 л кислорода.
