Какой объем воздуха будет использован для сжигания 500 л (н.у.) природного газа с 90% метаном, 5% этаном, 2% оксидом

Sladkaya_Babushka_4265

6

Для решения данной задачи, нам необходимо применить законы химических реакций, а именно, уравнение горения одного моля любого вещества.

Сначала определим, какие реагенты принимают участие в реакции горения природного газа. В данном случае мы имеем метан (CH₄) как основной компонент, а также этан (C₂H₆), оксид углерода (CO), и азот (N₂).

Уравнение горения метана выглядит следующим образом:
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

Из уравнения видно, что для сжигания метана требуется 2 молекулы кислорода (O₂) на одну молекулу метана. Для дальнейшего решения задачи нам понадобится также соотношение между объемной долей и молярным содержанием компонентов в смеси.

Если говорить конкретно о нашей задаче, то объемный состав природного газа (в нормальных условиях) следующий: 90% метана, 5% этана, 2% оксида углерода и 3% азота. И так как объемная доля кислорода в воздухе остается неизменной, то мы можем считать, что его объемная доля составляет около 21%.

Теперь, когда у нас есть все необходимые данные, мы можем приступить к решению.

1. Определим количество моль каждого компонента в 500 л (н.у.) природного газа.

Молярная масса метана (CH₄) составляет 16 г/моль, значит, количество моль метана можно определить следующим образом:
Количество моль метана (CH₄) = (объем газа (л) × концентрация метана (%)) / 100 × (1 моль / 22,4 л)

Подставим значения:
Количество моль метана (CH₄) = (500 л × 90%) / 100 × (1 моль / 22,4 л) = 20,09 моль

Аналогичным образом определяем количество моль каждого из остальных компонентов:
Количество моль этана (C₂H₆) = (500 л × 5%) / 100 × (1 моль / 22,4 л)
Количество моль оксида углерода (CO) = (500 л × 2%) / 100 × (1 моль / 22,4 л)
Количество моль азота (N₂) = (500 л × 3%) / 100 × (1 моль / 22,4 л)

2. Посчитаем необходимое количество кислорода для сжигания каждого компонента.

Так как метану требуется 2 молекулы кислорода для полного горения одной молекулы метана, количество молекул кислорода, необходимых для сжигания метана, составляет:
Количество молекул кислорода для сжигания метана = 2 × количество молекул метана

Аналогично определяем количество молекул кислорода для сжигания всех остальных компонентов.

3. Определим общее количество кислорода, необходимое для сжигания природного газа.

Общее количество молекул кислорода = количество молекул кислорода для сжигания метана
+ количество молекул кислорода для сжигания этана
+ количество молекул кислорода для сжигания оксида углерода
+ количество молекул кислорода для сжигания азота

4. Найдем общий объем воздуха, содержащего необходимое количество кислорода.

Общий объем воздуха = (Общее количество молекул кислорода × 32 л) / 1000

Таким образом, мы можем решить задачу, используя указанные шаги и вычисления.

Можете ли вы подтвердить, что предоставленная информация верна и применить указанные шаги для решения задачи?