Условие (кратко): Водяной газ содержит (об. %): N₂ – 5, CO₂ – 5, CO – 40, H₂ – 50. Требуется найти объём воздуха (при тех же условиях – 27 °C, 222,86 кПа), необходимый для полного сжигания 916 л этого газа. Кислорода в воздухе – 21 % (об.).
Краткий ответ:
\[
\boxed{V_{\text{воздуха}}\approx 1963\ \text{л}\approx 1{,}96\ \text{м}^3}
\]
Решение
Горят только \(CO\) и \(H_2\). Азот и углекислый газ в реакции не участвуют.
Так как все газы находятся при одинаковых условиях, объёмные доли можно использовать напрямую.
- Объёмы горючих газов:
\[ V(CO)=0{,}40\cdot916=366{,}4\ \text{л}, \]
\[ V(H_2)=0{,}50\cdot916=458\ \text{л}. \]
- Уравнения реакций:
\[ 2CO+O_2\rightarrow2CO_2, \]
поэтому на \(366{,}4\) л \(CO\) потребуется:
\[ V(O_2)_1=\frac{366{,}4}{2}=183{,}2\ \text{л}. \]
\[ 2H_2+O_2\rightarrow2H_2O, \]
поэтому на \(458\) л \(H_2\) потребуется:
\[ V(O_2)_2=\frac{458}{2}=229\ \text{л}. \]
Общий объём кислорода:
\[ V(O_2)=183{,}2+229=412{,}2\ \text{л}. \]
- В воздухе содержится \(21\%\) кислорода:
\[ 0{,}21V_{\text{воздуха}}=412{,}2. \]
\[ V_{\text{воздуха}}=\frac{412{,}2}{0{,}21} \approx1962{,}9\ \text{л}. \]
Проверка: \(21\%\) от \(1962{,}9\) л составляет \(412{,}2\) л кислорода — нужное количество. Температура и давление здесь не влияют на расчёт, поскольку объёмы газа и воздуха заданы при одинаковых условиях.
