Химия
8 класс
Вопрос
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.
Ответ
При сгорании газа происходят следующие реакции:
$H_2 + 0,5O_2 = H_2O + 57,6$ ккал/моль,
$CH_4 + 2O_2 = CO_2 + 2H_2O + 191,3$ ккал/моль,
$CO + 0,5O_2 = CO_2 + 67,7$ ккал/моль.
В $1 м^3$ (1000 л) светильного газа содержится 504 л $H_2$ (NULL,5 моля), 336 л $CH_4$ (15 молей), 134,4 л $CO$ (6 молей) и 25,6 л негорючих газов ($CO_2$ и азот).
При сгорании $1 м^3$ светильного газа выделяется $22,5 \cdot 57,6 + 15 \cdot 191,3 + 6 \cdot 67,7 = 4571$ ккал. С учетом тепловых потерь ($0,3 \cdot 4571 = 1371$ ккал) на испарение воды расходуется $4571 - 1371 = 3200$ ккал, а для испарения 1 л воды требуется 539 ккал. Следовательно, тепло, выделившееся при сжигании в данном котле $1 м^3$ газа, обеспечивает образование $3200 : 539 = 5,94$ кг водяного пара при $100^{\circ} С$.