Дано:
- Объем смеси водорода и пропана = 44,8 м3
- Массовая доля водорода в смеси = 10 %
Найти:
Объем воздуха (н. у.), необходимый для сгорания смеси.
Решение:
1. Найдем объем водорода в смеси:
Объем водорода = общий объем смеси * массовая доля водорода
Объем водорода = 44,8 м3 * 0,10 = 4,48 м3
2. Теперь найдем объем пропана в смеси:
Объем пропана = общий объем смеси - объем водорода
Объем пропана = 44,8 м3 - 4,48 м3 = 40,32 м3
3. Запишем уравнения реакций сгорания водорода и пропана:
Для водорода:
2H2 + O2 → 2H2O
Для пропана:
C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
4. Рассчитаем количество кислорода, необходимого для сгорания водорода:
Из уравнения видно, что 2 моль H2 требуют 1 моль O2.
Объем кислорода, необходимый для сгорания водорода = (объем водорода / 2)
Объем кислорода для H2 = 4,48 м3 / 2 = 2,24 м3
5. Теперь рассчитаем количество кислорода, необходимого для сгорания пропана:
Из уравнения видно, что 1 моль C3H8 требует 5 моль O2.
Сначала найдем количество молей пропана:
Для этого нужно знать, что 1 моль газа при н. у. занимает 22,4 м3.
Количество молей пропана = объем пропана / 22,4 м3/моль
Количество молей пропана = 40,32 м3 / 22,4 м3/моль ≈ 1,80 моль
Теперь найдем объем кислорода, необходимый для сгорания пропана:
Объем кислорода для C3H8 = количество молей пропана * 5 моль O2
Объем кислорода для C3H8 = 1,80 моль * 5 = 9 моль O2
Объем кислорода для C3H8 = 9 моль * 22,4 м3/моль = 201,6 м3
6. Теперь сложим объемы кислорода, необходимых для сгорания водорода и пропана:
Общий объем кислорода = объем кислорода для H2 + объем кислорода для C3H8
Общий объем кислорода = 2,24 м3 + 201,6 m3 = 203,84 м3
7. Поскольку воздух состоит на 21 % из кислорода, найдем объем воздуха, необходимый для получения данного объема кислорода:
Объем воздуха = общий объем кислорода / 0,21
Объем воздуха = 203,84 м3 / 0,21 ≈ 970,67 м3
Ответ:
Объем воздуха, необходимый для сгорания смеси, составляет примерно 970,67 м3.