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(СН
4) = 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:

газовые смеси

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

газовые смеси

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)

газовые смеси

Можно было также найти объем кислорода по закону объемных отношений.

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

газовые смеси

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:

2 + 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:

газовые смеси

1. Определим среднюю молярную массу смеси газов.

газовые смеси

2. Определяем объемную долю СО2 в смеси.

Мсредн. смеси = М(СO2) .  (СO2) + M(N2) .  (N2)
 (N2) = 1 –  (СО2) (в долях от 1).
Мсредн. 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).

газовые смеси

 4. По уравнению реакции определяем массу полученной соли:

газовые смеси

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

газовые смеси

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.