Какой объём (н.у) воздуха потребуется для полного сгорания угля массой 30 кг если массовая доля углеводорода в нём 82,2% , водорода 4,6% серы 1% кислорода 1,2% воды 1% негорючей 6% , ответ 30,85м сос
Для решения этой задачи, нужно использовать химическое уравнение реакции сгорания угля. Так как уголь является сложным соединением, для упрощения расчетов, можно представить уголь в виде углеводорода с молекулярной формулой CH.
Сначала найдем количество вещества (в молях) углерода (C), водорода (H) и кислорода (O) в примерно 30 кг угля.
Массовая доля углерода в угле составляет 82,2%, что означает, что из 30 кг угля масса углерода равна (0,822 * 30 кг = 24,6 кг). Молярная масса углерода (C) равна 12 г/моль, поэтому количество вещества углерода (C) равно (24,6 кг / 12 г/моль = 2,05 моль).
Массовая доля водорода (H) в угле составляет 4,6%, что означает, что из 30 кг угля масса водорода равна (0,046 * 30 кг = 1,38 кг). Молярная масса водорода (H) равна 1 г/моль, поэтому количество вещества водорода (H) равно (1,38 кг / 1 г/моль = 1,38 моль).
Массовая доля кислорода (O) в угле составляет 1,2%, что означает, что из 30 кг угля масса кислорода равна (0,012 * 30 кг = 0,36 кг). Молярная масса кислорода (O) равна 16 г/моль, поэтому количество вещества кислорода (O) равно (0,36 кг / 16 г/моль = 0,0225 моль).
Теперь посмотрим на реакцию сгорания углерода:
C + O2 -> CO2
Из уравнения реакции видно, что 1 моль углерода реагирует с 1 молью кислорода для образования 1 моль диоксида углерода (CO2).
Так как мы имеем 2,05 моль углерода и 0,0225 моль кислорода, то кислорода нам не хватит для полного сгорания углерода. Кислород нам нужен 2,05 моль, а у нас всего 0,0225 моль, поэтому нужно рассчитать, сколько молей кислорода нужно для полного сгорания углерода.
Таким образом, чтобы полностью сгореть, углю требуется 2,05 моль кислорода.
Рассчитаем теперь объем воздуха, который содержит нужное количество кислорода.
Доля кислорода в воздухе составляет около 21%, поэтому из общей массы воздуха масса кислорода составит (0,21 * общая масса воздуха).
Так как массовая доля кислорода в угле составляет 1,2%, а для сгорания угля нужно 2,05 моль кислорода, то можно предположить, что требуемая масса воздуха будет равна последней.
Таким образом,
(0,21 * общая масса воздуха) = 0,012 * 30 кг
0,21 * общая масса воздуха = 0,36 кг
общая масса воздуха = 0,36 кг / 0,21
общая масса воздуха = 1,714 кг
Теперь для перевода массы воздуха (в кг) в объем (в нормальных условиях) пользуемся формулой:
V = (m * R * T) / (M * P)
где
V - объем воздуха в м^3
m - масса воздуха в кг (1,714 кг в нашем случае)
R - универсальная газовая постоянная (0,0821 м^3 * атм / моль * К)
T - температура воздуха в К (принимаем за 298 К)
M - молярная масса воздуха (28,97 г/моль)
P - атмосферное давление (нормальное, 1 атмосфера)
Подставим значения:
V = (1,714 * 0,0821 * 298) / (28,97 * 1)
V = 0,0477 м^3
Таким образом, для полного сгорания угля массой 30 кг потребуется примерно 0,0477 м^3 воздуха (в нормальных условиях).
Сначала найдем количество вещества (в молях) углерода (C), водорода (H) и кислорода (O) в примерно 30 кг угля.
Массовая доля углерода в угле составляет 82,2%, что означает, что из 30 кг угля масса углерода равна (0,822 * 30 кг = 24,6 кг). Молярная масса углерода (C) равна 12 г/моль, поэтому количество вещества углерода (C) равно (24,6 кг / 12 г/моль = 2,05 моль).
Массовая доля водорода (H) в угле составляет 4,6%, что означает, что из 30 кг угля масса водорода равна (0,046 * 30 кг = 1,38 кг). Молярная масса водорода (H) равна 1 г/моль, поэтому количество вещества водорода (H) равно (1,38 кг / 1 г/моль = 1,38 моль).
Массовая доля кислорода (O) в угле составляет 1,2%, что означает, что из 30 кг угля масса кислорода равна (0,012 * 30 кг = 0,36 кг). Молярная масса кислорода (O) равна 16 г/моль, поэтому количество вещества кислорода (O) равно (0,36 кг / 16 г/моль = 0,0225 моль).
Теперь посмотрим на реакцию сгорания углерода:
C + O2 -> CO2
Из уравнения реакции видно, что 1 моль углерода реагирует с 1 молью кислорода для образования 1 моль диоксида углерода (CO2).
Так как мы имеем 2,05 моль углерода и 0,0225 моль кислорода, то кислорода нам не хватит для полного сгорания углерода. Кислород нам нужен 2,05 моль, а у нас всего 0,0225 моль, поэтому нужно рассчитать, сколько молей кислорода нужно для полного сгорания углерода.
2,05 моль углерода * (1 моль O2 / 1 моль C) = 2,05 моль O2.
Таким образом, чтобы полностью сгореть, углю требуется 2,05 моль кислорода.
Рассчитаем теперь объем воздуха, который содержит нужное количество кислорода.
Доля кислорода в воздухе составляет около 21%, поэтому из общей массы воздуха масса кислорода составит (0,21 * общая масса воздуха).
Так как массовая доля кислорода в угле составляет 1,2%, а для сгорания угля нужно 2,05 моль кислорода, то можно предположить, что требуемая масса воздуха будет равна последней.
Таким образом,
(0,21 * общая масса воздуха) = 0,012 * 30 кг
0,21 * общая масса воздуха = 0,36 кг
общая масса воздуха = 0,36 кг / 0,21
общая масса воздуха = 1,714 кг
Теперь для перевода массы воздуха (в кг) в объем (в нормальных условиях) пользуемся формулой:
V = (m * R * T) / (M * P)
где
V - объем воздуха в м^3
m - масса воздуха в кг (1,714 кг в нашем случае)
R - универсальная газовая постоянная (0,0821 м^3 * атм / моль * К)
T - температура воздуха в К (принимаем за 298 К)
M - молярная масса воздуха (28,97 г/моль)
P - атмосферное давление (нормальное, 1 атмосфера)
Подставим значения:
V = (1,714 * 0,0821 * 298) / (28,97 * 1)
V = 0,0477 м^3
Таким образом, для полного сгорания угля массой 30 кг потребуется примерно 0,0477 м^3 воздуха (в нормальных условиях).