Вычислите объёмы кислорода и воздуха (Н.У.), необходимые для сжигания 20 кг. метана (СН4), содержащего 20% негорючих примесей. Объёмная доля кислорода в воздухе 21%

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для начала найдем молекулярную массу метана (CH4) и кислорода (O2).

Масса метана (CH4):
m(CH4) = 20 кг.

Масса кислорода (O2):
m(O2) = 20% от м(CH4) = 0.20 * 20 кг = 4 кг.

Теперь найдем количество вещества метана (n(CH4)) и кислорода (n(O2)):

n(CH4) = m(CH4) / M(CH4),
где M(CH4) - молекулярная масса метана.
M(CH4) = 12 (C) + 1*4 (H) = 16 г/моль,
n(CH4) = 20 кг / 16 г/моль = 1250 моль.

n(O2) = m(O2) / M(O2),
где M(O2) - молекулярная масса кислорода.
M(O2) = 16*2 = 32 г/моль,
n(O2) = 4 кг / 32 г/моль = 125 моль.

Теперь учтем, что в углеводородах (в данном случае метане) происходит полное сгорание и на каждый моль метана необходимо 2 моля кислорода:

Моль кислорода для сгорания метана:
n(O2) = 2 n(CH4) = 2 1250 моль = 2500 моль.

Теперь учитывая объемную долю кислорода в воздухе (21% или 0.21), найдем объем кислорода и воздуха (Н.У.):
V(O2) = n(O2) Vmolar = 2500 моль 22.4 л/моль = 56 000 л,
V(air) = V(O2) / 0.21 = 56 000 л / 0.21 = 266 666.67 л (округляем до 3 знаков после запятой).

Таким образом, для сжигания 20 кг метана с содержанием 20% негорючих примесей потребуется 56 000 л кислорода и 266 667 л воздуха (Н.У.).