Химия

8 класс
Вопрос
Метан в объеме 44,8 м^3 подвергли частичному сгоранию в соответствующей аппаратуре, используя для этой цели 9096-ный кислород (содержащий 10 % азота). Вычислите суммарное количество и состав исходной газовой смеси, а также состав газовой смеси после реакции, если степень протекания реакции по уравнению $2CH_4 + 3/2 O_2 \rightarrow HC \equiv CH + 3H_2O$ составляет только 8% теоретически возможной; часть метана реагирует с оставшимся кислородом согласно схеме $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2+ 2H_2O$; остальное же количество метана распадается на водород и сажу $CH_4 \rightarrow C + 2H_2$ (объем водяных паров, образующихся после реакций, при расчетах следует исключить и не принимать во внимание).
Ответ


В соответствии с приведенным уравнением реакции и составом кислородо-азотной смеси

$2CH_4 + 1,5O_2 = C_2H_2 + 3H_2O$

на $44,8 м^3$ метана (2 кмоля) приходится $33,6 м^3$ кислорода (NULL,5 кмоля) и $3,73 м^3$ азота. При 100 %-ном выходе можно было бы получить $22,4 м^3$ ацетилена (1 кмоль из $82,13 м^3$ газовой смеси). Реальный выход реакции составляет только 8 %, т. е. $22,4 \cdot 0,08 = 1,79 м^3$ ацетилена, который образуется из $2 \cdot 1,79 = 3,58 м^3$ метана и $1,79 \cdot 1,5 = 2,68 м^3$ кислорода. Остальной кислород ($33,6 - 2,68 = 30,92 м^3$) расходуется при сгорании метана

$CH_4 + 2O_2 = CO_2 + 2H_2O$.

В этом количестве кислорода может сгореть $15,46 м^3$ метана, при этом образуется $15,46 \: м^3 \: CO_2$. Оставшиеся $44,8 - 3,58 - 15,46 = 25,76 м^3$ метана распадаются на углерод и водород, объем которого составляет $51,52 м^3$

$CH_4 = C + 2H_2$.

Таким образом, выходящий из реактора газ включает $1,78 м^3$ ацетилена, $15,46 м^3$ углекислого газа, $51,52 м^3$ водорода и $3,73 м^3$ азота, т. е. общий объем газовой смеси равен $72,49 м^3$.
8 класс Химия Средняя

Ещё по теме

Котел, заполненный водой при $100^{\circ} С$, обогревают светильным газом. Какое количество водяного пара при $100^{\circ} С$ удалится из котла при сгорании $1 м^3$ светильного газа (объем измеряется при нормальных условиях), если тепловые потери равны 30 %, а в состав светильного газа входит: 50,44 % водорода, 33,60 % метана, 13,44 % окиси углерода, 2,56 % углекислого газа и азота, причем значения теплоты сгорания $H_2$, $CH_4$ и $CO$ соответственно равны 57,6 ккал/моль, 191,3 ккал/моль и 67,7 ккал/моль, теплота парообразования $H_2O$ - 533 ккал/кг.
8 класс Химия Средняя
Первоначальное давление в сосуде, содержащем кислород и водород, при $20^{ \circ } С$ равно 4 атм. После реакции между компонентами смеси и охлаждения сосуда до $20^{ \circ } С$ давление стало равным 1 атм. Определите молярную долю (в процентах) водорода в исходной смеси, если известно, что кислород для реакции был взят в избытке.
8 класс Химия Средняя
Некоторый элемент образует гидрид $ЭH_{3}$, массовая доля водорода в котором равна 8,82 %. Определите этот элемент.
8 класс Химия Средняя
При н.у. газовая смесь объемом 11,2 л, состоящая из кислорода и водорода, имеет массу 10 г. Определите объемную долю (в процентах) водорода в смеси.
8 класс Химия Средняя
Газ, выделившийся при обработке сульфида цинка избытком раствора соляной кислоты, смешали с избытком газа, полученного термическим разложением бертолетовой соли. После сжигания образовавшейся газовой смеси объем ее уменьшился на $13,44 дм^{3}$. Рассчитайте массу израсходованного сульфида цинка.
8 класс Химия Средняя
Анализ природной воды показал, что в 1 л ее содержатся следующие количества солей: 130,5 мг $CaCO_3$; 21,5 мг $MgCO_3$; 12,3 мг $CaSO_4$ и 1,8 мг $MgSO_4$ [наличие в воде $MgCO_3$ и $CaCO_3$ надо понимать как формальный результат пересчета концентраций $Mg(HCO_3)_2$ и $Ca(HCO_3)_2$]. Вычислите жесткость этой воды в немецких градусах, зная, что 1 немецкий градус соответствует жесткости воды, в 1 л которой содержится 10 мг $CaO$.
8 класс Химия Средняя
После электролиза 750 мл раствора иодида калия из него отобрали пробу объемом 30 мл и оттитровали ее 11,2 мл 0,5 н. раствора тиосульфата натрия. а. Напишите уравнения реакций, происходящих при электролизе. б. Вычислите величину электрического заряда, прошедшего через электролизер. в. Какое количество иодида калия разложилось в ходе электролиза и сколько при этом образовалось иода? г. Как изменилась концентрация раствора иодида калия, если для электролиза был взят 0,5 н. раствор соли, а объем раствора не изменился?
8 класс Химия Средняя
Раствор смеси муравьиной и уксусной кислот вступил во взаимодействие с 0,92 г магния. Продукты сгорания такого же количества смеси пропустили через трубку с безводным сульфатом меди. Масса трубки увеличилась на 1,98 г. Вычислить молярные соотношения кислот в исходном растворе.
8 класс Химия Средняя
При сгорании 1 г одноатомного спирта выделился углекислый газ объемом 1,12 л. Установите молекулярную формулу этого спирта.
8 класс Химия Средняя
На полное хлорирование смеси железа и алюминия с молярным соотношением металлов 2:3 израсходовано 2,69 л (н. у.) хлора. Определите массу осадка, который образуется при обработке смеси хлоридов избытком раствора щелочи.
8 класс Химия Средняя