Страница 50 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

2. Какой объём азота, аргона, кислорода и углекислого газа можно получить из 750 $m^3$ жидкого воздуха при его фракционной перегонке?

Дано:

Решение:

Для решения этой задачи необходимо принять, что объёмные доли компонентов в жидком воздухе такие же, как и в газообразном. Фракционная перегонка позволяет разделить жидкий воздух на его составные части. Мы будем находить объём каждого компонента в жидком состоянии, исходя из общего объёма жидкого воздуха.

Стандартный состав сухого атмосферного воздуха по объёму (объёмные доли):
Азот ($N_2$): 78,08 %
Кислород ($O_2$): 20,95 %
Аргон ($Ar$): 0,93 %
Углекислый газ ($CO_2$): 0,04 %

Дано:

$V_{возд} = 750 \text{ м}^3$

Найти:

$V(N_2) - ?$

$V(Ar) - ?$

$V(O_2) - ?$

$V(CO_2) - ?$

Решение:

Объём каждого компонента ($V_{комп}$) рассчитывается путём умножения общего объёма жидкого воздуха ($V_{возд}$) на объёмную долю этого компонента ($\phi_{комп}$), выраженную в виде десятичной дроби.

$V_{комп} = V_{возд} \cdot \phi_{комп}$

Объём азота
Объёмная доля азота в воздухе составляет 78,08%, что соответствует 0,7808.
$V(N_2) = 750 \text{ м}^3 \cdot 0,7808 = 585,6 \text{ м}^3$
Ответ: из 750 м³ жидкого воздуха можно получить 585,6 м³ жидкого азота.

Объём аргона
Объёмная доля аргона в воздухе составляет 0,93%, что соответствует 0,0093.
$V(Ar) = 750 \text{ м}^3 \cdot 0,0093 = 6,975 \text{ м}^3$
Ответ: из 750 м³ жидкого воздуха можно получить 6,975 м³ жидкого аргона.

Объём кислорода
Объёмная доля кислорода в воздухе составляет 20,95%, что соответствует 0,2095.
$V(O_2) = 750 \text{ м}^3 \cdot 0,2095 = 157,125 \text{ м}^3$
Ответ: из 750 м³ жидкого воздуха можно получить 157,125 м³ жидкого кислорода.

Объём углекислого газа
Объёмная доля углекислого газа в воздухе составляет 0,04%, что соответствует 0,0004. Перед сжижением воздуха углекислый газ обычно удаляют, так как он замерзает при более высокой температуре, чем другие компоненты, и может забить аппаратуру. Однако, если рассчитывать его теоретический объём, он составит:
$V(CO_2) = 750 \text{ м}^3 \cdot 0,0004 = 0,3 \text{ м}^3$
Ответ: из 750 м³ жидкого воздуха можно получить 0,3 м³ углекислого газа (в твёрдом виде, "сухого льда", или после его отдельного сжижения).

3. В природном газе 95 % метана $CH_4$, 3 % этана $C_2H_6$, оставшийся объём занимают другие газы. Рассчитайте объём метана и этана, который можно получить при разделении 500 $м^3$ природного газа.

Дано:

Решение:

Дано:

$V(\text{природного газа}) = 500 \text{ м}^3$

Объёмная доля метана, $\phi(\text{CH}_4) = 95 \% = 0.95$

Объёмная доля этана, $\phi(\text{C}_2\text{H}_6) = 3 \% = 0.03$

Найти:

$V(\text{CH}_4) - ?$

$V(\text{C}_2\text{H}_6) - ?$

Решение:

По определению, объёмная доля компонента в газовой смеси $(\phi)$ — это отношение объёма данного компонента к общему объёму смеси. Расчёт объёма компонента производится по формуле:

$V(\text{компонента}) = V(\text{смеси}) \times \phi(\text{компонента})$

1. Рассчитаем объём метана $(\text{CH}_4)$, который можно получить при разделении природного газа:

$V(\text{CH}_4) = V(\text{природного газа}) \times \phi(\text{CH}_4)$

$V(\text{CH}_4) = 500 \text{ м}^3 \times 0.95 = 475 \text{ м}^3$

2. Рассчитаем объём этана $(\text{C}_2\text{H}_6)$, который можно получить:

$V(\text{C}_2\text{H}_6) = V(\text{природного газа}) \times \phi(\text{C}_2\text{H}_6)$

$V(\text{C}_2\text{H}_6) = 500 \text{ м}^3 \times 0.03 = 15 \text{ м}^3$

Ответ: объём метана, который можно получить, составляет 475 м³, а объём этана — 15 м³.