Какая масса кислорода потребуется для сгорания смеси водорода и метана объёмом (н. у.) 140 м3, объёмная доля водорода в которой равна 42,5 %?
от

1 Ответ

дано:  
объем смеси = 140 м3  
объемная доля водорода = 42.5 %  

найти:  
масса кислорода, необходимая для сгорания смеси  

решение:  
1. Найдем объем водорода в смеси:  
объем водорода = объем смеси * объемная доля водорода  
объем водорода = 140 м3 * 0.425 = 59.5 м3  

2. Теперь найдем объем метана в смеси:  
объем метана = объем смеси - объем водорода  
объем метана = 140 м3 - 59.5 м3 = 80.5 м3  

3. Запишем уравнения реакций сгорания:  
- Для водорода:  
2 H2 + O2 -> 2 H2O  
- Для метана:  
CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H2O  

4. Рассчитаем количество молей водорода и метана. Один моль газа занимает объем 22.4 л (или 0.0224 м3):  
число молей водорода = объем водорода / объем одного моля газа  
число молей водорода = 59.5 м3 / 0.0224 м3/моль = 2657.14 моль  

число молей метана = объем метана / объем одного моля газа  
число молей метана = 80.5 м3 / 0.0224 м3/моль = 3594.64 моль  

5. Теперь рассчитаем количество кислорода, необходимое для сгорания каждого компонента:  
- Для водорода: на 2 моля H2 требуется 1 моль O2, следовательно:  
число молей кислорода для водорода = (1 / 2) * число молей водорода  
число молей кислорода для водорода = (1 / 2) * 2657.14 моль = 1328.57 моль  

- Для метана: на 1 моль CH4 требуется 2 моля O2, следовательно:  
число молей кислорода для метана = 2 * число молей метана  
число молей кислорода для метана = 2 * 3594.64 моль = 7192.28 моль  

6. Общее количество кислорода, необходимого для сгорания смеси:  
общее число молей кислорода = число молей кислорода для водорода + число молей кислорода для метана  
общее число молей кислорода = 1328.57 моль + 7192.28 моль = 8520.85 моль  

7. Теперь найдем массу кислорода. Молярная масса кислорода (O2) составляет 32 г/моль:  
масса кислорода = общее число молей кислорода * молярная масса кислорода  
масса кислорода = 8520.85 моль * 32 г/моль = 272000 г = 272 кг  

ответ:  
масса кислорода, необходимая для сгорания смеси водорода и метана объемом 140 м3 с объемной долей водорода 42,5 %, составляет 272 кг.
от