Какой объем воздуха (н.у.) потребуется для окисления метанола, если нужно получить 1 т раствора с массовой долей метаналя 40%?

Для решения задачи начнем с того, что определим необходимое количество метанала, а затем рассчитываем объем воздуха, требуемый для его окисления.

1. Исходные данные:

   • Массовая доля метаналя в растворе: 40%.

   • Масса раствора: 1 т (1000 кг).

   Следовательно, масса метаналя в 1 т раствора будет составлять:

   $$\text{Масса метаналя} = 1000 \, \text{кг} \times 40\% = 400 \, \text{кг}.$$

2. Реакция окисления метанала (формальдегида):
   Окисление метанала (формальдегида) происходит по реакции:

   $$2 \, \text{CH}_2\text{O} + O_2 \rightarrow 2 \, \text{HCHO}.$$

   Из уравнения видно, что для окисления 2 молекул метанала (CH₂O) необходим 1 моль кислорода (O₂). Молекулярная масса метанала (формальдегида) составляет 30 г/моль.

3. Рассчитаем количество молей метанала, которое нужно окислить:
   Масса метанала составляет 400 кг, или 400 000 г. Количество молей метанала будет:

   $$\text{Количество молей метанала} = \frac{400\,000 \, \text{г}}{30 \, \text{г/моль}} = 13,333.33 \, \text{моль}.$$

4. Рассчитаем количество кислорода (O₂), необходимое для окисления:
   По уравнению реакции для 2 молей метанала требуется 1 моль кислорода. Следовательно, для 13,333.33 моль метанала нужно:

   $$\text{Количество молей кислорода} = \frac{13,333.33 \, \text{моль}}{2} = 6,666.67 \, \text{моль}.$$

5. Переведем количество кислорода в массу кислорода:
   Молекулярная масса кислорода (O₂) составляет 32 г/моль. Масса кислорода, необходимая для реакции, будет:

   $$\text{Масса кислорода} = 6,666.67 \, \text{моль} \times 32 \, \text{г/моль} = 213,333.33 \, \text{г} = 213.33 \, \text{кг}.$$

6. Рассчитаем объем воздуха, необходимый для окисления метанала:
   В воздухе кислород составляет примерно 21% по массе. Следовательно, чтобы получить 213.33 кг кислорода, необходимое количество воздуха будет:

   $$\text{Масса воздуха} = \frac{213.33 \, \text{кг}}{0.21} = 1015.86 \, \text{кг}.$$

7. Переведем массу воздуха в объем:
   Плотность воздуха при нормальных условиях составляет примерно 1.29 кг/м³. Объем воздуха будет:

   $$\text{Объем воздуха} = \frac{1015.86 \, \text{кг}}{1.29 \, \text{кг/м}^3} \approx 787.51 \, \text{м}^3.$$

Таким образом, для окисления метанала, чтобы получить 1 т раствора с массовой долей метаналя 40%, потребуется примерно 787.5 м³ воздуха при нормальных условиях.