Расчет стехиометрического состава химического топлива 

 

Задача 33.
Рассчитать стехиометрический состав химического топлива в процентах, в мольных долях, в эквивалентных (массовых) долях
Решение: 
Топливная смесь состоит из 1 моль ацетилена и 2 моль азотной кислоты, где ацетилен - горючий компонент, а азотная кислота - окислитель. 
n(C2H2) = 2n(HNO3).
Процентный состав топливной смеси (а):
a(C2H2)% = M(C2H2)/[MC2H2) + 2M(HNO3) . 100] = 26/(26 + 2 . 63) . 100 = 17,1%;
a(HNO3)%= 2M(HNO3)/[M(C2H2) + 2M(HNO3) . 100] = (2 . 63)/(26 + 2 . 63) . 100 = 82,9%.
    где M(C2H2) = 26 г/моль (Молярная масса ацетилена);
        M(HNO3) = 63 г/моль (Молярная масса азотной кислоты).

Мольные доли компонентов (Х):
X(C2H2) = n(C2H2)/[n(C2H2) + 2n(HNO3) = 1/(1 + 2) = 0,33;
X(O2) = 2n(HNO3)/[n(C2H2) + 2n(HNO3)] = 2/(1 + 2) = 0,66.
где n(C2H2) – количество моль ацетилена;
2n(HNO3) – количество моль азотной кислоты.

Массовые доли элементов (g):
gc = A(C) . 2/[M(C2H2) + 2M(HNO3)] = 24/(26 + 2 . 63) = 0,15;
gH = A(H) . 2/[M(C2H2) + 2M(HNO3)] = 2/(26 + 2 . 63) = 0,013;
gо = A(O) . (2 . 3)/[M(C2H2) + 2M(HNO3)] = (16 . 6)/(26 + 2 . 3) = 0,63;
gN = A(N) . 2/[MC2H2) + 2M(HNO3)] = (14 . 2)/(26 + 2 . 63) = 0,18/


Определение кислородного баланса окислителя

Задача 34.
Определить кислородный баланс окислителя. Топливо состоит из ацетилена и азотной кислоты.
Решение:
Горение топливной смеси, состоящей из ацетилена C2H2 и кислорода в качестве НNO3 (ж), протекает по уравнению:

C2H2 + xHNO3 ---> 2CO2 + (1 + x/2)H2O + (x/2)N2

Принимаем за x - число молей кислорода, израсходованного на окисление одного моля ацетилена; ставим коэффициент перед молекулой углекислого газа; стехиометрические коэффициенты перед молекулами воды ставятся с учетом содержания атомов водорода в молекуле ацетилена.
Для расчета коэффициента x необходимо составить уравнение баланса кислорода: 3x = 4 + (1 + x/2) откуда = 2.
С учетом величины x уравнения реакции горения запишется в виде: 
 
C2H2 + 2HNO3 ----> 2CO2 + 2H2O + N2.