Выполните задание.
Природный газ одного из месторождений содержит 92 % метана, 4 % этана, 1 % пропана, 3 % азота и углекислого газа (по объёму). Какой объём кислорода (л) потребуется для сжигания 400 л этого газа?
Выберите коэффициент перед кислородом в уравнении реакции C2H6 + O2 = CO2 + H2O.
1. Найти количество метана (CH4), этана (C2H6), пропана (C3H8), азота (N2) и углекислого газа (CO2) в 400 литрах природного газа.
Подсчитаем объём каждого компонента:
- Метан (CH4): 92% от 400 л = 0.92 * 400 л = 368 л
- Этан (C2H6): 4% от 400 л = 0.04 * 400 л = 16 л
- Пропан (C3H8): 1% от 400 л = 0.01 * 400 л = 4 л
- Азот (N2): 3% от 400 л = 0.03 * 400 л = 12 л
- Углекислый газ (CO2): 3% от 400 л = 0.03 * 400 л = 12 л
2. Найти количество кислорода (O2), необходимого для сжигания каждого компонента.
Во всех реакциях сгорания углеводородов требуется кислород. Коэффициент перед кислородом в уравнении реакции C2H6 + O2 = CO2 + H2O будет показывать, сколько молей кислорода требуется для сжигания одной моли этана.
Для нахождения этого коэффициента мы можем использовать молярные массы веществ. Молярная масса этана (C2H6) равна 2 * молярная масса углерода + 6 * молярная масса водорода.
Молярная масса углерода: 12 г/моль
Молярная масса водорода: 1 г/моль
=> Молярная масса этана: (2 * 12 г/моль) + (6 * 1 г/моль) = 30 г/моль
Зная молярную массу этана, можно провести прямую пропорцию с коэффициентом перед кислородом.
Предположим, что коэффициент перед кислородом равен х.
Тогда уравнение реакции будет выглядеть следующим образом:
C2H6 + х O2 = CO2 + H2O
Следующая пропорция должна быть верной:
30 г/моль этана / 16 г/моль кислорода = 2 моль этана / х моль кислорода
Проведём необходимые вычисления:
30 г/моль этана * х моль кислорода = 16 г/моль кислорода * 2 моль этана
30х = 32
х = 32 / 30
х ≈ 1.07
Таким образом, коэффициент перед кислородом в уравнении реакции C2H6 + O2 = CO2 + H2O равен приблизительно 1.07.
3. Найти общее количество кислорода, необходимого для сжигания всех компонентов.
Общее количество кислорода можно найти, умножив количество каждого компонента на необходимое количество кислорода, найденное выше:
- Количество кислорода для сжигания метана: 368 л * 1.07 = 394.76 л
- Количество кислорода для сжигания этана: 16 л * 1.07 = 17.12 л
- Количество кислорода для сжигания пропана: 4 л * 1.07 = 4.28 л
- Количество кислорода для сжигания азота: 12 л * 1.07 = 12.84 л
- Количество кислорода для сжигания углекислого газа: 12 л * 1.07 = 12.84 л
Общее количество кислорода для сжигания всех компонентов составляет: 394.76 л + 17.12 л + 4.28 л + 12.84 л + 12.84 л = 441.84 л