ЗАДАЧИ НА ГАЗЫ И ГАЗОВЫЕ СМЕСИ

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: 

V_в  =  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 

n_o = 1,25 + 0,625 = 1,875 моль 

m_о = 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.