Горение метана идёт согласно уравнению реакции: CH4 + 2o₂ = CO2 + 2h2o + 802 кДж. Определите: объём воздуха (н.у) необходимый для сгорания 1 кг метана, если объёмная доля кислорода в воздухе равна 0,21
Для решения задачи необходимо преобразовать уравнение реакции сгорания метана и определить, сколько кислорода требуется для сгорания 1 кг метана, а затем рассчитать объем воздуха, необходимый для этого.
Напишем уравнение реакции сгорания метана: \[ CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O + 802 \, кДж \] Из этого уравнения видно, что на сгорание 1 моля метана (CH₄) требуется 2 моля кислорода (O₂).
Определим массу метана: Молярная масса метана (CH₄) составляет приблизительно 16 г/моль (углерод - 12 г/моль, водород - 1 г/моль × 4). Следовательно, 1 кг метана = 1000 г, что соответствует: \[ \text{Количество метана} = \frac{1000 \, г}{16 \, г/моль} \approx 62.5 \, моль \]
Посчитаем необходимое количество кислорода: Из уравнения видно, что для сгорания 1 моля метана необходимо 2 моля кислорода. Тогда для 62.5 моль метана потребуется: \[ 62.5 \, моль \times 2 = 125 \, моль \, O_2 \]
Теперь найдем объем кислорода при нормальных условиях: При нормальных условиях (н.у.) 1 моль газа занимает примерно 22.4 литра. Объем кислорода составит: \[ 125 \, моль \times 22.4 \, л/моль = 2800 \, л \]
Учитывая, что объемная доля кислорода в воздухе составляет 0.21, можно найти объем воздуха: Если 0.21 - это доля кислорода в воздухе, то объем воздуха (V) можно рассчитать по формуле: \[ V = \frac{V_{O_2}}{0.21} = \frac{2800 \, л}{0.21} \approx 13333.33 \, л \]
Таким образом, для сгорания 1 кг метана потребуется приблизительно 13333.33 литра воздуха при нормальных условиях.
