Как найти объем смеси воздуха

Расчеты по химическим уравнениям с участием газовых смесей

Задача 8. 
Определите объем воздуха (н.у.) необходимый для полного сгорания 60 л (н.у.) метана (СН₄).
Дано:
объем (н.у.) сгоревшего метана: V(СН₄) = 60 л.
Найти:
объем (н.у.) расходовавшегося воздуха: V_возд. = ?
Решение:
Данных, представленных в условии, явно недостаточно для решения задачи. Нам необходимо дополнительно знать количественный состав воздуха¹.

В данном случае в реакции горения метана принимает участие только кислород. Все остальные компоненты представляют собой неактивные примеси. Записываем уравнение реакции: 

СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О

Алгоритм решения можно представить следующим образом:

1. По уравнению горения определим объем кислорода, необходимого для сгорания 60 л метана.

Составим пропорцию:

для сгорания 60 л (СН₄) необходимо х л (О₂) (по условию)
для сгорания 22,4 л (СН₄) необходимо 44,8 л (О₂) (по уравнению)

Можно было также найти объем кислорода по закону объемных отношений.

2. Используя дополнительную информацию о содержании кислорода в воздухе, определяем объем воздуха:

Ответ: 571 л воздуха (н.у.) потребуется для полного сгорания 60 л (н.у.) метана.

Задача 9. 
Смесь азота и углекислого газа объемом 17,92 л (н.у.) пропустили через избыток раствора гидроксида калия. Определите массу образовавшейся соли, если относительная плотность исходной смеси газов по гелию была 9,5.
Дано:
объем газовой смеси: Vсмеси = 17,92 л;
относительная плотность смеси газов по гелию: D(Не) = 9,5.
Найти:
массу образовавшейся соли: mсоли = ?
Решение:
В данной смеси газов с гидроксидом калия взаимодействует только углекислый газ. Азот же является неактивной примесью. При избытке КОН в результате реакции получается средняя соль К₂СО₃:

CО₂ + 2КОН = К₂СО₃ + Н₂О

Для определения массы образовавшейся соли нам необходимо по относительной плотности смеси газов найти количество СО₂ в исходной смеси газов.

Алгоритм решения можно представить следующим образом:

1. Определим среднюю молярную массу смеси газов.

2. Определяем объемную долю СО_{2 в смеси}.

М_{средн. смеси} = М(СO₂) ^.  (СO₂) + M(N₂) ^.  (N₂)
 (N₂) = 1 –  (СО₂) (в долях от 1).
М_{средн. смеси} = М(СO₂) ^.  (СO₂) + M(N₂) ^. (1 –  (СО₂))

Подставляем все известные значения:

38 = 44  ^.  (СO₂+ 28(1 –  (СO₂))

Решая это уравнение, получим  (СO₂) = 0,625.

3. Используя значение общего объема смеси газов, определяем объем (СО₂).

 4. По уравнению реакции определяем массу полученной соли:

Составим пропорцию:

11,2л СО₂ дают х г К₂СO₃ (по данным условия)
22,4 л СО₂ дают 138 г К₂СО₃ (по уравнению)

Ответ: = m(К₂СО₃) = 69 г.

Комментарии:
¹ В условиях большинства задач с использованием воздуха его состав не указывается. Предполагается что решающий должен знать качественный и количественный состав воздуха либо хотя бы содержание в нем активного компонента, чаще всего кислорода.

В
воздухе содержатся различные газы: азот, кислород, углекислый газ, благородные
газы, водяные пары и другие.

Для
того, чтобы количественно выразить состав смеси газов, используют величину,
которую называют «объёмной долей газов в смеси».

Объёмная
доля газа – это отношение объёма данного газа к общему объёму
смеси.

Объёмная
доля обозначается буквой φ (фи). Объёмная доля газа показывает, какую
часть общего объёма смеси занимает данный газ.

Доказано,
в 100 л воздуха 78 л азота, 21 л кислорода, 0,03 л углекислого газа и 0,97 л
благородных газов. Если нужно найти объёмные доли этих газов в воздухе, то
следует объём каждого газа разделить на объём воздуха. Получается, что в
воздухе содержится 78 % азота, 21 % кислорода, 0,03 % углекислого газа и 0,97 %
благородных газов. Сумма всех объёмных долей газов в смеси равна 1, или 100 %.

В
воздухе, который мы выдыхаем, содержится только 16 % кислорода, а содержание
углекислого газа увеличивается до 4 %. Поэтому помещения,
в которых много людей, нужно постоянно проветривать.

В
задачах чаще необходимо искать объём газа по известной объёмной доле этого
газа. Например, найдём объём кислорода в 300 л воздуха. Зная, что объёмная доля
кислорода в воздухе равна 21 %, нужно 300 умножить на 0,21, и мы получим 63 л.
Таким образом, в 300 л воздуха содержится 63 л кислорода.

Учитывая
то, что объёмная доля аргона в воздухе равна 0,9 %, найдём объём воздуха,
который необходим для получения 7 л аргона. В условии задачи даны объём аргона
и его объёмная доля в водухе. Найти нужно объём
воздуха. Для этого 7 л разделим на 0,009.

Найдём
объёмную долю каждого газа, если смешали 4 л кислорода и 5 л углекислого газа.
Объём смеси равен сумме объёмов двух газов – кислорода и углекислого газа.

Чтобы
найти объёмную долю кислорода в смеси, нужно 4 л разделить на 9 л. Получаем
0,44, или 44 %. Для того, чтобы определить процентное содержание углекислого
газа в смеси, необходимо от 100 % вычесть 44 %. Получим 56 %.

На этой странице находится ответ на вопрос Как найти объем воздуха(химия)?, из категории
Химия, соответствующий программе для 10 – 11 классов. Чтобы посмотреть
другие ответы воспользуйтесь «умным поиском»: с помощью ключевых слов
подберите похожие вопросы и ответы в категории Химия. Ответ, полностью
соответствующий критериям вашего поиска, можно найти с помощью простого
интерфейса: нажмите кнопку вверху страницы и сформулируйте вопрос иначе.
Обратите внимание на варианты ответов других пользователей, которые можно не
только просмотреть, но и прокомментировать.