дано:
- масса смеси m_mix = 42,8 г
- объёмная доля метана φ_CH4 = 24,6 %
найти:
- объём кислорода, необходимый для полного сгорания смеси V_O2
решение:
1. Найдем массу метана в смеси:
m_CH4 = φ_CH4 * m_mix = 0,246 * 42,8 г = 10,54 г
2. Найдем массу угарного газа в смеси:
m_CO = m_mix - m_CH4 = 42,8 г - 10,54 г = 32,26 г
3. Запишем уравнения реакции сгорания:
Для метана:
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O
Для угарного газа:
2CO + O2 -> 2CO2
4. Теперь определим количество молей метана и угарного газа.
Молярные массы:
- Молярная масса метана (CH4) ≈ 16 г/моль
- Молярная масса угарного газа (CO) ≈ 28 г/моль
5. Найдем количество молей метана:
n_CH4 = m_CH4 / M_CH4 = 10,54 г / 16 г/моль ≈ 0,659 моль
6. Найдем количество молей угарного газа:
n_CO = m_CO / M_CO = 32,26 г / 28 г/моль ≈ 1,153 моль
7. Рассчитаем количество молей кислорода, необходимое для сгорания:
- Для метана: требуется 2 моль O2 на 1 моль CH4.
n_O2_CH4 = 2 * n_CH4 = 2 * 0,659 моль ≈ 1,318 моль
- Для угарного газа: требуется 1 моль O2 на 2 моль CO.
n_O2_CO = 0,5 * n_CO = 0,5 * 1,153 моль ≈ 0,577 моль
8. Общее количество молей кислорода:
n_O2_total = n_O2_CH4 + n_O2_CO = 1,318 моль + 0,577 моль ≈ 1,895 моль
9. Теперь найдем объём кислорода при нормальных условиях. Согласно закону Авогадро, 1 моль идеального газа занимает объём 22,4 л:
V_O2 = n_O2_total * 22,4 л/моль = 1,895 моль * 22,4 л/моль ≈ 42,5 л
ответ:
для полного сгорания смеси метана и угарного газа потребуется приблизительно 42,5 литров кислорода.