Какой объем смеси метана и этилена был использован для полного сгорания, если для этого требовалось 350 литров воздуха

Marina

48

Данная задача связана с объемами смесей газов и требует решения через химические реакции. Для полного сгорания метана и этилена с использованием воздуха, необходимо определить объем каждого газа в исходной смеси.

Шаг 1: Решение задачи начинается с балансировки химического уравнения сгорания.

Сначала запишем уравнение сгорания метана (CH₄):
CH₄ + 2O₂ -> CO₂ + 2H₂O

Постоянная коэффициентов показывает, что для полного сгорания метана требуется 1 молекула метана и 2 молекулы кислорода.

Затем запишем уравнение сгорания этилена (C₂H₄):
C₂H₄ + 3O₂ -> 2CO₂ + 2H₂O

Из уравнения следует, что для полного сгорания этилена требуется 1 молекула этилена и 3 молекулы кислорода.

Шаг 2: Вычисление объемов газов.

Мы знаем, что объем каждого газа должен быть определен в одинаковых условиях, поэтому объем воздуха, равный 350 литров, можно считать объемом смеси газов.

Для определения объемного содержания кислорода в исходной смеси газов необходимо учитывать, что кислород составляет 20% объема воздуха. Таким образом, объем кислорода в смеси равен:
Vкислорода = 0,2 * 350 литров = 70 литров

Для вычисления объема метана (Vметана) и объема этилена (Vэтилена) в смеси газов, можно использовать соотношение между объемами газов и их коэффициентами в балансированном уравнении реакции сгорания.

Из уравнения сгорания метана (CH₄) следует, что для 1 молекулы метана требуется 2 молекулы кислорода. Таким образом, объем метана можно выразить следующим образом:
Vметана = (Vкислорода * 1) / 2

Из уравнения сгорания этилена (C₂H₄) следует, что для 1 молекулы этилена требуется 3 молекулы кислорода. Таким образом, объем этилена можно выразить следующим образом:
Vэтилена = (Vкислорода * 1) / 3

Шаг 3: Подставим известные значения и рассчитаем объемы газов.

Vметана = (70 литров * 1) / 2 = 35 литров
Vэтилена = (70 литров * 1) / 3 = 23,33 литров (округляем до двух десятичных знаков)

Таким образом, для полного сгорания необходимо использовать около 35 литров метана и около 23,33 литров этилена изначальной смеси газов.

Теперь можем найти объемную долю каждого газа в исходной смеси:

Объемная доля метана (Yметана) = (Vметана / Vсмеси) * 100%
Yметана = (35 литров / 350 литров) * 100% = 10%

Объемная доля этилена (Yэтилена) = (Vэтилена / Vсмеси) * 100%
Yэтилена = (23,33 литров / 350 литров) * 100% = 6,67%

Таким образом, объемная доля метана в исходной смеси газов составляет 10%, а объемная доля этилена составляет 6,67%.