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 — уайтспирит, 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 в любом режиме двигателя;

- уменьшение вредных отложений внутри двигателя уменьшает износ деталей и повышает работоспособность 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 3 этого газа? Примите объемную долю кислорода в воздухе равной 20%.

Дано: V(смеси)=1 м3= 1000 л; φ(СН4)=94%, или 0,94;

φ(С2Н6)=φ(С3Н8)=2%, или 0,02; Найти: V(воздуха)-?

Решение:

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

Объемная доля вещества (φ) - это отношение объема вещества к объему смеси: φ(вещества)=V(вещества)/V(смеси), отсюда V(вещества)=φ(вещества)•V(смеси ).

V(CH4) = φ(СН4)•V(смеси)=0,94•1000 л=940 л.

V(C2H6)=φ(С2Н6)•V(смеси)=0,02•1000 л=20 л.

V(C3H8)=φ(С3Н8)•V(смеси)=0,02•1000 л=20 л.

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.

940 л    х л

СН4   +  2О2 -> СО2 + 2Н2О         

22,4 л   44,8 л

20 л      у л

2Н +  7О2 -> 4СО2 + 6Н2О    

44,8 л    156,8 л

20 л      z л

С3Н +  5О2 -> 3СО2 + 4Н2О    

22,4 л    112 л

Над формулами соединений записываем данные, имеющиеся по условию задачи.

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

Составляем три пропорции и решаем их.

Пропорция для вычисления объема кислорода, что потратится при сгорании метана объемом 940 л.

940 л / 22,4 л = х л / 44,8 л, отсюда

х л • 22,4 л = 940 л  44,8 л

х=940 л • 44,8 л : 22,4л

х = V1(O2)=1880 л

Пропорция для вычисления объема кислорода, что потратится при сгорании этана объемом 20 л.

20 л / 44,8 л = у л / 156,8 л, отсюда

у л • 44, 8 л = 20 л • 156,8 л

у л 20 л • 156,8 л : 44,8 л

у = V2(O2)=70 л

Пропорция для вычисления объема кислорода, что потратится при сгорании пропана объемом 20 л.

20 л / 22,4 л = z л / 112 л, отсюда

z л • 22,4 л = 20 л • 112 л

z л 20 л • 112 л : 22,4 л

z = V3(O2)=100 л

Вычисляем суммарный объем кислорода:

V(О2)=V1(O2)+V2(O2)+V3(O2)= 1880 л + 70 л + 100 л=2050 л=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.

ІІ способ

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

n(CH4)=V(CH4)/VM=940 л : 22,4 л/моль=41,96 моль.

n(C2H6)=V(C2H6)/VM=20 л : 22,4 л/моль=0,89 моль.

n(C3H8)=V(C3H8)/VM=20 л : 22,4 л/моль=0,89 моль.

Составляем уравнение горения метана, этана и пропана.

CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O

2Н6 + 7О2 -> 4СО2 + 6Н2О

С3Н8 + 5О2 -> 3СО2 + 4Н2О

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

По соотношению количества вещества n(CH4):n(O2)=1:2 видим, что количество вещества кислорода в 2 раза больше, чем количество вещества метана, поэтому n1(O2)=2•n(CH4)=2•41,96 моль=83,92 моль

По соотношению количества вещества n(C2H6):n(O2)=2:7=1:3,5 видим, что количество вещества кислорода в 3,5 раза больше, чем количество вещества этана, поэтому n2(O2)=3,5•n(C2H6)=3,5•0,89 моль=3,115 моль

По соотношению количества вещества n(C3H8):n(O2)=1:5 видим, что количество вещества кислорода в 5 раз больше, чем количество вещества пропана, поэтому n3(O2)=5•n(C2H6)=5•0,89 моль=4,45 моль

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

V1(O2)=n12)•VM=83,92 моль•22,4 л/моль=1880 л

V2(O2)=n22)•VM=3,115 моль•22,4 л/моль=70 л

V3(O2)=n32)•VM=4,45 моль•22,4 л/моль=100 л

Вычисляем суммарный объем кислорода:

V(O2)=V1(O2)+V2(O2)+V3(O2)=1880 л +70 л+100 л = 2050 л=2,05 м3

В воздухе кислорода около 20%, следовательно,

2,05 м3 кислорода - 20%, а

х м3 воздуха - 100%

х м3 / 2,05м3 = 100% / 20%, отсюда

х м3 • 20% = 2,05 м3 • 100%

х = 2,05 м3 • 100% : 20%

х = V(воздуха) =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...