ЗАДАЧИ НА ГАЗЫ И ГАЗОВЫЕ СМЕСИ
Объемные отношения газов при химических реакциях
Известно, что объемы газов, участвующих в одной и той же реакции (и реагентов, и продуктов) относятся как их коэффициенты в уравнении реакции.
Задача. 117. Для синтеза аммиака взято 10 л азота. Какой объем водорода с ним прореагирует и какой объем аммиака получится в результате реакции?
Решение.
Записываем уравнение реакции: N2 + 3H2 → 2NH3
Следовательно, V (N2) : V (H2) : V (NH3) = 1 : 3 : 2
V (H2) = 10 • 3 = 30 л
V (NH3) = 10 • 2 = 20 л
Задача 118. Природный газ содержит по объему 90% метана, 5% этана, 3% углекислого газа и 2 л азота. Какой объем воздуха нужен для сгорания 1 м3 этого газа?
Решение.
1 м3 – это 1000 л. Найдем объемы каждого компонента природного газа:
V (CH4) = 1000 л • 90% = 900 л
V (C2Н6) = 1000 л • 5% = 50 л
Из этих четырех газов горючими окажутся лишь метан и этан. Углекислый газ не горит вообще, так как содержит максимально окисленные атомы углерода в своих молекулах. Азот не окисляется кислородом при обычном горении, так как атомы в его молекуле связаны прочной тройной ковалентной неполярной связью. Поэтому кислород будет расходоваться лишь в двух реакциях. Найдем его объем:
900 л 900 л • 2
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O V1 (O2) = 1800
50 л 50 л • 3,5
2C2H6 + 7O2 → 4 CO2 + 6H2O V2 (O2) = 175 л
Общий объем кислорода в двух реакциях составит 1800 + 175 = 1975 л. Принято считать, что воздух содержит 21% кислорода по объему. Тогда:
Vв = V(O2) : /0,21 = 9404 л = 9,4 м3
Задача 121. Смешано 28 л аргона и 14 л азота. Определите относительную плотность этой смеси по водороду.
Решение.
Зная объемы газов, найдем их массы:
n (Ar) = 28 : 22,4 = 1,25 моль m (Ar) = 40 • 1,25 = 50 г
n (N2) = 14 : 22,4 = 0,625 моль m (N2) = 28 • 0,625 = 17,5 г
no = 1,25 + 0,625 = 1,875 моль
mо = 50 + 17,5 = 67,5 г
М смеси = m : n = 67,5 г/1,875 моль = 36 г/моль
Плотность смеси по водороду составит 36 : 2 = 18.
Задача 122. В смеси по массе 20% по водорода и 80% кислорода. Определите объемные доли газов в ней.
Решение.
Пусть масса всей смеси составит 100 г, тогда водорода в ней 20 г, а кислорода 80 г. Далее:
n (H2) = m : M = 20: 2 = 10 моль
n (O2) = m : M = 80 : 32 = 2,5 моль
V(H2) : V(O2) = n (H2) : n (O2) = 10 : 2,5 = 4 : 1
Следовательно, по объему смесь содержит 80% водорода и 20% кислорода.
Была ли вам полезна эта статья? Поделитесь. пожалуйста.