Химия
8 класс
Вопрос
В лаборатории размерами 10×5×3,5 м горит 5 газовых горелок. Каждая из горелок расходует 0,4м3 светильного газа в час.
Светильный газ имеет следующий состав: 55 % водорода, 30 % метана, 7 % окиси углерода, 4 % этилена, 2 %
двуокиси углерода, 2 % азота (по объему). Первоначально воздух содержал 79 % азота и 21 % кислорода (по объему).
Вычислите, каким станет состав воздуха в лаборатории через 30 мин, если помещение не будет вентилироваться и температура внутри него не изменится.
Ответ
За полчаса в горелках будет сожжено (5⋅0,4):2=1м3 светильного газа. В нем содержится 0,55м3 водорода, 0,3м3 метана, 0,07м3 окиси углерода, 0,04м3 этилена, а также 0,02м3 углекислого газа и 0,02м3 азота, которые не участвуют в горении
2H2+O2=2H2O.
На сгорание 0,55м3 водорода расходуется 0,275м3 кислорода, при этом образуется 0,55м3 водяных паров (в пересчете на нормальные условия).
CH4+2O2=CO2+2H2O.
На сгорание 0,3м3 метана должно быть затрачено 0,6м3 кислорода, при этом получается 0,3м3 двуокиси углерода и 0,6м3 паров воды.
2CO+O2=2CO2,
при сгорании 0,07м3 окиси углерода израсходуется 0,035м3 кислорода и образуется 0,07м3 двуокиси углерода.
C2H4+3O2=2CO2+2H2O,
для сгорания 0,04м3 этилена потребуется 0,12м3 кислорода, при этом получится 0,08м3 двуокиси углерода и 0,08м3 паров воды.
В целом для сгорания 1м3 светильного газа необходимо затратить 0,275+0,6+0,035+0,12=1,03м3 кислорода, а в состав воздуха в лаборатории войдет 0,3+0,07+0,08+0,02=0,47м3 двуокиси углерода, 0,55+0,6+0,08=1,23м3 паров воды и 0,02 м^3 азота (из газа).
До начала работы в помещении было 10⋅5⋅3,5=175м3 воздуха, в котором содержалось 175⋅0,21=36,75м3 кислорода и 175⋅0,79=138,25м3 азота.
Через полчаса работы состав воздуха изменится:
кислорода будет 36,75−1,03=35,72м3,
азота - 138,25+0,02=138,27м3,
двуокиси углерода - 0,47м3,
паров воды - 1,23м3.
Всего - 175,69м3.
Процентное содержание газов при этом:
кислород - (NULL,72−100):175,69=20,33 %,
азот - (138⋅27⋅100):175,69=78,71 %,
двуокись углерода - (NULL,47⋅100):175,69=0,26 %,
пары воды - (NULL,23⋅100):175,69=0,70 %.