Номер 21, страница 65 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

7. Кислород, сера и их соединения. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 21, страница 65.

Условие.

21. Рассчитайте объём кислорода и объём воздуха, необходимые для сжигания 100 л природного газа, содержащего 80 % метана.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V(\text{природного газа}) = 100 \text{ л}$

$\phi(CH_4) = 80\% = 0.8$

$\phi(O_2 \text{ в воздухе}) \approx 21\% = 0.21$

Найти:

$V(O_2) - ?$

$V(\text{воздуха}) - ?$

Решение:

1. В условии задачи указано, что природный газ содержит 80% метана ($CH_4$). Примем, что остальные компоненты газа в реакции горения не участвуют. Найдем объем чистого метана, который будет сгорать:

$V(CH_4) = V(\text{природного газа}) \times \phi(CH_4)$

$V(CH_4) = 100 \text{ л} \times 0.8 = 80 \text{ л}$

2. Запишем уравнение реакции полного сгорания метана в кислороде. При этом образуются углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$):

$CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$

3. Согласно закону объемных отношений Гей-Люссака, объемы вступающих в реакцию и образующихся газов относятся друг к другу как их стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции (при одинаковых условиях температуры и давления).

Из уравнения реакции видно, что для сжигания 1 объема метана требуется 2 объема кислорода. Рассчитаем необходимый объем кислорода:

$\frac{V(CH_4)}{1} = \frac{V(O_2)}{2}$

$V(O_2) = 2 \times V(CH_4) = 2 \times 80 \text{ л} = 160 \text{ л}$

4. Воздух является смесью газов, в которой объемная доля кислорода составляет примерно 21%. Чтобы найти объем воздуха, необходимый для сжигания, нужно разделить объем кислорода на его долю в воздухе:

$V(\text{воздуха}) = \frac{V(O_2)}{\phi(O_2 \text{ в воздухе})}$

$V(\text{воздуха}) = \frac{160 \text{ л}}{0.21} \approx 761.9 \text{ л}$

Ответ: для сжигания 100 л природного газа потребуется 160 л кислорода и примерно 761.9 л воздуха.