Сколько литров атмосферного воздуха потребуется для сгорания 2 тонн природного угля, который состоит из 80% углерода?

Yaksob

21

Чтобы решить эту задачу, нам нужно знать, что угли состоят главным образом из углерода и содержат также некоторое количество других элементов, таких как водород, азот, кислород и сера. Воздух, в свою очередь, состоит в основном из азота и кислорода.

Для того чтобы найти количество воздуха, потребляемого при сгорании природного угля, мы можем использовать химическое уравнение реакции сгорания угля:

C + O2 -> CO2

Из уравнения видно, что на каждый атом углерода требуется одна молекула \(O_2\) для полного сгорания. Так как уголь состоит из 80% углерода, то 2 тонны (или 2000 кг) природного угля содержат \(2000 \, \text{кг} \times 0.8\) углерода. Чтобы найти количество молекул \(O_2\), необходимых для полного сгорания углерода, мы можем использовать молярные массы элементов.

Молярная масса углерода (\(C\)) равна приблизительно 12 г/моль, а молярная масса \(O_2\) равна приблизительно 32 г/моль. Так как мы имеем массу углерода, мы можем найти количество моль \(C\):

\( \text{масса углерода} = \text{количество моль углерода} \times \text{молярная масса углерода} \)

\( \text{количество моль углерода} = \frac{\text{масса углерода}}{\text{молярная масса углерода}} \)

\( \text{количество моль углерода} = \frac{2000 \, \text{кг} \times 0.8}{12 \, \text{г/моль}} \)

Теперь мы можем использовать коэффициенты реакции, чтобы определить количество молекул \(O_2\) которое нужно для полного сгорания углерода. Из уравнения видно, что на каждый атом углерода требуется одна молекула \(O_2\). Таким образом, количество молекул \(O_2\) равно количеству молекул углерода:

\( \text{количество молекул } O_2 = \text{количество моль углерода} \)

Теперь мы можем найти массу \(O_2\), используя его молярную массу:

\( \text{масса } O_2 = \text{количество моль } O_2 \times \text{молярная масса } O_2 \)

\( \text{масса } O_2 = \text{количество молекул } O_2 \times \text{молярная масса } O_2 \)

\( \text{масса } O_2 = \text{количество молекул } O_2 \times 32 \, \text{г/моль} \)

Таким образом, мы можем найти количество литров воздуха, используя объемную долю кислорода в воздухе, который составляет примерно 21%. Воздух состоит из приблизительно 21% кислорода и 79% азота. Мы можем найти количество молекул кислорода:

\( \text{количество молекул } O_2 = \frac{\text{масса } O_2}{\text{молярная масса } O_2} \)

\( \text{количество молекул } O_2 = \frac{\text{масса } O_2}{32 \, \text{г/моль}} \)

Затем мы можем найти массу воздуха, используя объемную долю кислорода в воздухе:

\( \text{масса воздуха} = \frac{\text{масса кислорода}}{0.21} \)

Наконец, мы можем найти объем воздуха, используя молекулярную массу воздуха и его плотность при нормальных условиях (приблизительно 1.29 г/л):

\( \text{объем воздуха} = \frac{\text{масса воздуха}}{\text{плотность воздуха при нормальных условиях}} \)

Таким образом, мы можем использовать все эти шаги, чтобы решить задачу и найти количество литров атмосферного воздуха, необходимого для сгорания 2 тонн природного угля.