Какой объем (м³, н.у.) воздуха (φ(02)=0,21) нужен для сжигания 50 кг пропан-бутановой смеси, если массовая доля пропана составляет 40%?

Химия Колледж Сжигание углеводородов объём воздуха сжигание пропан-бутан массовая доля пропана химия 12 класс расчет объема воздуха Новый

Для решения этой задачи нам необходимо определить, сколько кислорода потребуется для сжигания 50 кг пропан-бутановой смеси, а затем рассчитать объем воздуха, необходимый для обеспечения этого количества кислорода.

Шаг 1: Определим массу пропана и бутана в смеси.

• Масса пропан-бутановой смеси = 50 кг
• Массовая доля пропана = 40% = 0,4
• Масса пропана = 50 кг * 0,4 = 20 кг
• Масса бутана = 50 кг - 20 кг = 30 кг

Шаг 2: Напишем уравнения реакций сжигания пропана и бутана.

Сжигание пропана (C3H8):

C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

Сжигание бутана (C4H10):

C4H10 + 6.5O2 → 4CO2 + 5H2O

Шаг 3: Рассчитаем, сколько кислорода нужно для сжигания 20 кг пропана и 30 кг бутана.

• Молярная масса пропана (C3H8) = 3 * 12 + 8 * 1 = 44 г/моль
• Количество моль пропана = 20 кг = 20000 г / 44 г/моль ≈ 454,55 моль
• Кислород для пропана: 454,55 моль * 5 моль O2 / 1 моль C3H8 ≈ 2272,75 моль O2

• Молярная масса бутана (C4H10) = 4 * 12 + 10 * 1 = 58 г/моль
• Количество моль бутана = 30 кг = 30000 г / 58 г/моль ≈ 517,24 моль
• Кислород для бутана: 517,24 моль * 6.5 моль O2 / 1 моль C4H10 ≈ 3362,06 моль O2

Шаг 4: Сложим количество кислорода, необходимое для сжигания обоих компонентов.

• Общее количество кислорода = 2272,75 моль + 3362,06 моль ≈ 5634,81 моль O2

Шаг 5: Рассчитаем объем кислорода при нормальных условиях (н.у.).

При нормальных условиях 1 моль газа занимает объем 22,4 л.

• Объем кислорода = 5634,81 моль * 22,4 л/моль ≈ 126,4 м³

Шаг 6: Теперь найдем объем воздуха, необходимый для получения этого количества кислорода.

Согласно условию, массовая доля кислорода в воздухе φ(O2) = 0,21.

• Объем воздуха = Объем кислорода / φ(O2) = 126,4 м³ / 0,21 ≈ 601,90 м³

Ответ: Для сжигания 50 кг пропан-бутановой смеси необходимо примерно 601,90 м³ воздуха при нормальных условиях.