Загрузка...

Другие задания смотри здесь...

Упражнение 182. Охарактеризуйте состав нефти. Нефть является смесью углеводородов, преимущественно жидких, в которых растворены небольшие количества твердых и газообразных углеводородов, а также других органических соединений. В нефти есть вода и некоторые неорганические вещества. 

 

Упражнение 183. Почему нефть не имеет определенных плотности и температуры кипения? Потому что нефть представляет собой смесь веществ, а различные вещества в составе нефти кипят при различных температурах. 

 

Упражнение 184. Сравните состав природного и сопутствующего нефтяного газов. В составе природного газа метана больше (составляет 85-99% по объему), а углеводородов (этан, пропан, бутан, пентан) меньше, а в составе сопутствующего нефтяного газа, наоборот, метана меньше (составляет 30-40% по объему), а углеводородов (этан, пропан, бутан, пентан) больше.

 

Упражнение 185. Назовите основные сферы применения углеводородов и их природных источников. Углеводороды служат топливом, горючим, растворителями, сырьем для производства различных органических соединений.

Метан (природный газ) используют в качестве топлива, является ценным химическим сырьем для производства органических веществ.

Пропан-бутановая смесь - один из видов горючего в двигателях внутреннего сгорания, баллоны со смесью сжиженных газов применяют в быту для газовых плит.

Смеси жидких углеводородов — уайт-спирит, петролейный эфир — служат растворителями для лаков и красок.

Этилен используется как сырье для производства полиэтилена, а также для получения этилового спирта, органических растворителей, других веществ.

Добавление небольшого количества этилена в воздух теплиц ускоряет созревание овощей и фруктов.

Бльшая часть ацетилена расходуется на производство этилового спирта, уксусной кислоты, полимеров, органических растворителей.

Ацетилен применяется при сварке и резке металлов.

 

Упражнение 186. По материалам из интернета выясните, какие преимущества и недостатки имеет применение природного газа или пропан-бутановой смеси как горючего в транспортных средствах по сравнению с бензином.

Преимущества:

- экологически чистый вид топлива (менее токсичные выбросы)

- высококачественное топливо с октановым числом около 105, что обеспечивает сопротивляемость к детонации  (чем выше октановое число, тем выше его детонационная стойкость - его способность противостоять самовозгоранию при сжатии) в любом режиме двигателя;

- уменьшение вредных отложений внутри двигателя уменьшает преждевременный износ деталей и увеличивает термины использования двигателя.

Недостатки:

- увеличивается вес транспортного средства;

- затрудненный запуск холодного двигателя;

- баллон занимает дополнительный объем.

 

Упражнение 187. Природный газ одного из месторождений содержит 94% метана, 2% этана, 2% пропана (доли объемные), а также азот и углекислый газ. Какой объем воздуха необходим для полного сгорания 1 м3 этого газа? Примите объемную долю кислорода в воздухе равной 20%.

Дано: V(смеси)=1 м3; φ(СН4)=94%; φ(С2Н6)=φ(С3Н8)=2%

Найти: V(воздуха)-?

Решение:

В кислороде будут гореть три газа смеси, поэтому найдем объемы метана, этана и пропана в смеси природного газа.

Объем вещества вычисляем с формулы вычисления объемной доли вещества:

V(вещества)=(φ(вещества)•V(смеси)):100%

V(CH4)=(φ(СН4)•V(смеси)):100%=(94%•1м3):100%=0,94 м3

V(C2H6)=(φ(С2Н6)•V(смеси)):100%=(20%•1м3):100%=0,02 м3

V(C3H8)=(φ(С3Н8)•V(смеси)):100%=(20%•1м3):100%=0,020 м3

Примечание: лучше решать задачу с использованием закона объемных соотношений (закона Гей-Люссака), который предлагается в §25. Сейчас решаем теми способами, которые уже изучили.

І способ

Составляем уравнение горения метана, этана и пропана.

0,94 м3    х м3

СН4   +  2О2 -> СО2 + 2Н2О         

22,4 м3   44,8 м3

0,02 м3    у м3

2Н +  7О2 -> 4СО2 + 6Н2О    

44,8 м3    156,8 м3

0,02 м3   z м3

С3Н +  5О2 -> 3СО2 + 4Н2О    

22,4 м3   112 м3

Над формулами соединений записываем данные, имеющиеся по условию задачи.

Мольные соотношения веществ показывают коэффициенты уравнения. При н.у. 1 кмоль газа занимает объем 22,4 м3, поэтому 2 кмоль кислорода займут - 44,8 м3, 5 кмоль - 112 м3, а 7 кмоль - 156,8 м3. Записываем под формулами соединений в уравнениях реакции.

Составляем три пропорции и решаем их.

Пропорция для вычисления объема кислорода, что потратится при сгорании метана объемом 0,94 м3:

0,94 м3 / 22,4 м3 = х м3 / 44,8 м3, отсюда

х м3 • 22,4 м3 = 0,94 м3  44,8 м3

х=0,94 м3 • 44,8 м3 : 22,4 м3

х = V1(O2)=1,88 м3

Пропорция для вычисления объема кислорода, что потратится при сгорании этана объемом 0,02 м3:

0,02 м3 / 44,8 м3 = у м3 / 156,8 м3, отсюда

у м3 • 44,8 м3 = 0,02 м3 • 156,8 м3

у л = 0,02 м3 • 156,8 м3 : 44,8 м3

у = V2(O2)=0,07 м3

Пропорция для вычисления объема кислорода, что потратится при сгорании пропана объемом 0,02 м3:

0,02 м3 / 22,4 м3 = z м3 / 112 м3, отсюда

z м3 • 22,4 м3 = 0,02 м3 • 112 м3

= 0,02 м3 • 112 м3 : 22,4 м3

z = V3(O2)=0,1 м3

Вычисляем суммарный объем кислорода:

V(О2)=V1(O2)+V2(O2)+V3(O2)= 1,88 м3 + 0,07 м3 + 0,1 м3=2,05 м3

Кислорода в воздухе около 20% по объему (или 1/5 часть), поэтому воздуха надо взять в 5 раз большего объема:

V(воздуха)=5•V(О2)=5•2,05 м3=10,25 м3

ІІ способ

Вычисляем количество вещества по формуле n=V/VM, где VM - постоянная величина и при н.у. численно равна 22,4 м3/кмоль:

n(CH4)=V(CH4)/VM=0,94 м3 : 22,4 м3/кмоль=0,04196 кмоль

n(C2H6)=V(C2H6)/VM=0,02 м3 : 22,4 м3/кмоль=0,00089 кмоль

n(C3H8)=V(C3H8)/VM=0,020 м3 : 22,4 м3/кмоль=0,00089 кмоль

Составляем уравнение горения метана, этана и пропана:

CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O          (1)

2Н6 + 7О2 -> 4СО2 + 6Н2О      (2)

С3Н8 + 5О2 -> 3СО2 + 4Н2О       (3)

Соотношение количества вещества (в молях) равно соотношению соответствующих коэффициентов в уравнении реакции.

По уравнению реакции (1) n(CH4):n(O2)=1:2, поэтому

n1(O2)=2•n(CH4)=2•0,04196 кмоль=0,08392 кмоль

По уравнению реакции (2) n(C2H6):n(O2)=2:7=1:3,5, поэтому 

n2(O2)=3,5•n(C2H6)=3,5•0,00089 кмоль=0,003115 кмоль

По уравнению реакции (3) n(C3H8):n(O2)=1:5, поэтому

n3(O2)=5•n(C3H8)=5•0,00089 кмоль=0,00445 кмоль

Находим объемы соответствующего количества вещества по формуле V=n•VM, где VM - постоянная величина и при н.у. численно равна 22,4 м3/кмоль.

V1(O2)=n12)•VM=0,08392 кмоль•22,4 м3/кмоль=1,88 м3

V2(O2)=n22)•VM=0,003115 кмоль•22,4 м3/кмоль=0,07 м3

V3(O2)=n32)•VM=0,00445 кмоль•22,4 м3/кмоль=0,1 м3

Вычисляем суммарный объем кислорода:

V(O2)=V1(O2)+V2(O2)+V3(O2)=1,88 м3+0,07 м3+0,1 м3= 2,05 м3

Из формулы вычисления объемной доли вещества φ(вещества)=V (вещества)/V(смеси) находим V(смеси)=V(вещества)/φ(вещества).

V(воздуха)=V(О2)/φ(О2)=2,05 м3 : 0,2=10,25 м3

Ответ: 10,25 м3 воздуха.

 

Упражнение 188. В результате сжигания 10 г антрацита в избытке кислорода образовалось 18 л карбон(IV) оксида (н. у.). Определите массовую долю углерода в антраците.

Дано: m(антрацита)=10 г, V(CO2)=18 л. Найти: w(С)-?

Решение:

Вычисляем количество вещества по формуле v=V/VM, где VM - постоянная величина и при н.у. численно равна 22,4 л/моль):

n(CО2)=V(CО2)/VM=18 л : 22,4 л/моль=0,8 моль.

Составляем уравнение реакции:

С + О2 = СО2

Соотношение количества вещества (в молях) равно соотношению соответствующих коэффициентов в уравнении реакции. По соотношению n(C):n(СО2)=1:1 видим, что количество веществ одинаковое, поэтому n(С)=n(CО2)=0,8 моль

Вычисляем массу углерода количеством вещества 0,8 моль по формуле m=v•M, где

M=Mr г/моль.

M(C)=Mr(C) г/моль = 12 г/моль.

m(C)=v(C)M(C)=0,8 моль12 г/моль = 9,64 г.

Вычисляем массовую долю соединения по формуле w(соединения)=m(соединения)/m(смеси).

w(C)=m(C)/m(антрацита)=9,64 г : 10 г = 0,964, или,

умножив это число на 100%, получим 96,4%.

Ответ: w(C)=96,4%, или 0,964.

Другие задания смотри здесь...

Загрузка...