Дано: V(H2S)=20 м3, φ(O2)=20,95%
Найти: V(воздуха)-?, m(воздуха)-?
Решение:
1-й способ
1. Вычисляем количество вещества сероводорода в объёме 20 м3 по формуле: n=V/VM, где VM=22,4 м3/кмоль ― молярный объём.
n(H2S)=V(H2S)/VM=20 м3 : 22,4 м3/кмоль= 0,893 кмоль
2. Составим химическое уравнение:
2H2S + 3O2 = 2H2O + 2SO2
По уравнению реакции n(H2S):n(O2)=2:3=1:1,5, то есть 1 кмоль сероводорода взаимодействует с 1,5 кмоль кислорода, следовательно, количество вещества кислорода в 1,5 раза больше количества вещества сероводорода, поэтому
n(O2)=1,5•n(H2S)=1,5•0,893 кмоль=1,3395 кмоль
3. Вычисляем объём кислорода в количестве вещества 1,3395 кмоль по формуле: V=n•VM, где VM=22,4 м3/кмоль ― молярный объём.
V(O2)=n(O2)•VM=1,3395 кмоль • 22,4 м3/кмоль=30 м3
4. Рассчитываем объём воздуха.
V(воздуха)=(V(O2):φ(O2))•100%=(30 м3:20,95%)•100%=143 м3
5. Вычисляем количество вещества воздуха в объёме 143 м3 по формуле: n=V/VM.
n(воздуха)=V(воздуха)/VM=143 м3 : 22,4 м3/кмоль= 6,38 кмоль
6. Вычисляем массу воздуха в количестве вещества 6,38 кмоль по формуле: m=n/M, где М― молярная масса.
M(воздуха)=29 кг/кмоль
m(воздуха)=n(воздуха)•M(воздуха)=6,38 кмоль • 29 кг/кмоль=185 кг
2-й способ
1. Составим химическое уравнение:
20 м3 х м3
2H2S + 3O2 = 2H2O + 2SO2
44,8 м3 67,2 м3
Над формулами соединений H2S и O2 записываем приведенный в условии задачи объём сероводорода (20 м3) и неизвестный объем кислорода (х м3), а под формулами соединений ― объём соответствующего количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении. При н.у. 1 кмоль газа занимает объем 22,4 м3, 2 моль ― в 2 раза больший объем, то есть 44,8 м3, а 3 моль ― в 3 раза больший объем, то есть 67,2 м3.
х=V(O2)=67,2 м3 • 20 м3 : 44,8 м3=30 м3
2. Рассчитываем объём воздуха.
V(воздуха)=(V(O2):φ(O2))•100%=(30 м3:20,95%)•100%=143 м3
3. Вычисляем количество вещества воздуха в объёме 143 м3 по формуле: n=V/VM.
n(воздуха)=V(воздуха)/VM=143 м3 : 22,4 м3/кмоль= 6,38 кмоль
4. Вычисляем массу воздуха в количестве вещества 6,38 кмоль по формуле: m=n/M, где М― молярная масса.
M(воздуха)=29 кг/кмоль
m(воздуха)=n(воздуха)•M(воздуха)=6,38 кмоль • 29 кг/кмоль=185 кг
Ответ: воздух объёмом 143 м3 имеет массу 185 кг.