Вычислите объем кислорода, который расходуется при сжигании 100 л газовой смеси , содержащей 65% метана, 15% этана и 5% водорода а также другие не горючие вещ-ва

Для того чтобы вычислить объем кислорода, который расходуется при сжигании 100 л газовой смеси, нужно рассмотреть, как горят компоненты этой смеси: метан (CH₄), этан (C₂H₆) и водород (H₂). Исходя из химических уравнений для их сгорания, можно определить, сколько кислорода требуется для полного сгорания каждого из этих газов.

1. Метан (CH₄):

   Реакция сгорания метана:

   $$CH₄ + 2O₂ \rightarrow CO₂ + 2H₂O$$

   Из этого уравнения видно, что для сгорания 1 молекулы метана требуется 2 молекулы кислорода.

2. Этан (C₂H₆):

   Реакция сгорания этана:

   $$2C₂H₆ + 7O₂ \rightarrow 4CO₂ + 6H₂O$$

   Для сгорания 1 молекулы этана нужно 3,5 молекулы кислорода (7 молекул кислорода на 2 молекулы этана).

3. Водород (H₂):

   Реакция сгорания водорода:

   $$2H₂ + O₂ \rightarrow 2H₂O$$

   Для сгорания 1 молекулы водорода требуется 0,5 молекулы кислорода.

Шаги для вычисления:

1. Определим количество каждого газа в смеси:

   Из условия задачи: 100 литров газовой смеси.

   • Метан (65%): 100 л × 0,65 = 65 л
   • Этан (15%): 100 л × 0,15 = 15 л
   • Водород (5%): 100 л × 0,05 = 5 л
   • Другие компоненты (не горючие): 100 л × 0,15 = 15 л (их не учитываем в расчетах, так как они не горят).

2. Переводим объемы в моли:

   Для газов при стандартных условиях (нормальное давление и температура) можно считать, что 1 моль газа занимает 22,4 литра. То есть, для каждого газа объем в литрах можно перевести в количество молей, разделив на 22,4.

   • Метан: 65 л / 22,4 л/моль = 2,91 моль
   • Этан: 15 л / 22,4 л/моль = 0,67 моль
   • Водород: 5 л / 22,4 л/моль = 0,22 моль

3. Вычисляем, сколько кислорода нужно для сгорания каждого компонента:

   • Для метана: 2 моль кислорода на 1 моль метана, т.е. 2,91 моль × 2 = 5,82 моль кислорода.
   • Для этана: 3,5 моль кислорода на 1 моль этана, т.е. 0,67 моль × 3,5 = 2,35 моль кислорода.
   • Для водорода: 0,5 моль кислорода на 1 моль водорода, т.е. 0,22 моль × 0,5 = 0,11 моль кислорода.

4. Общий объем кислорода:

   Суммируем потребление кислорода для всех компонентов смеси:

   $$5,82 \, \text{моль} + 2,35 \, \text{моль} + 0,11 \, \text{моль} = 8,28 \, \text{моль кислорода}$$

5. Переводим обратно в объем кислорода:

   Для кислорода, как и для других газов, при стандартных условиях 1 моль занимает 22,4 литра:

   $$8,28 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} = 185,63 \, \text{л кислорода}$$

Ответ:

Объем кислорода, который расходуется при сжигании 100 л газовой смеси, составляет 185,63 литра.