Загрузка...

Інші завдання дивись тут...

Вправа 182. Охарактеризуйте склад нафти. Нафта є однорідною сумішшю вуглеводнів, переважно рідких, у яких розчинені невеликі кількості твердих і газуватих вуглеводнів, а також інших органічних сполук.

 

Вправа 183. Чому нафта не має певної густини і температури кипіння? Бо нафта є сумішшю речовин, а різні речовини у складі нафти киплять за різних температур.

 

Вправа 184. Порівняйте склад природного і супутнього нафтового газів. У складі природного газу метану більше (становить 85-99%), а вуглеводнів (етан, пропан, бутан, пентан) є менше, а у складі супутного нафтового газу навпаки: метану менше (становить 30-40% за об'ємом), а вуглеводнів (етан, пропан, бутан, пентан) - більше.

 

Вправа 185. Назвіть основні сфери застосування вуглеводнів та їх природних джерел. Вуглеводні слугують паливом, пальним, розчинниками, сировиною для виробництва різних органічних сполук. 

Метан (природний газ) використовують як паливо, є цінною хімічною сировиною для виробництва органічних речовин.  

Пропан-бутанова суміш — один із видів пального у двигунах внутрішнього згоряння, балони з сумішшю зріджених газів застосовують у побуті для газових плит.  

Суміші рідких вуглеводнів — уайтспірит, петролейний ефір — слугують розчинниками для лаків і фарб. 

Етилен використовують як сировину для виробництва поліетилену, а також для добування етилового спирту, органічних розчинників, інших речовин. 

Добавляння невеликої кількості етилену в повітря теплиць прискорює достигання овочів і фруктів. 

Найбільше ацетилену витрачають на виробництво етилового спирту, оцтової кислоти, полімерів, органічних розчинників.

Ацетилен використовують при зварюванні й різанні металів. 

 

Вправа 186. За матеріалами з інтернету з’ясуйте, які переваги і недоліки має застосування природного газу або пропан-бутанової суміші як пального в транспортних засобах порівняно з бензином. 

Переваги:

- екологічно чистий вид палива (менш токсичні викиди);

- високоякісне пальне з октановим числом близько 105, що забезпечує опірність пального до детонації у будь-якому режимі двигуна;

- зменшення шкідливих відкладень всередині двигуна зменшує зношеність деталей і підвищує працездатність двигуна. 

Недоліки:

- збільшується вага транспортного засобу;

- утруднений запуск холодного двигуна;

- балон займає додатковий об'єм. 

 

Вправа 187. Природний газ одного з родовищ містить 94% метану, 2% етану, 2% пропану (частки об’ємні), а також азот і вуглекислий газ. Який об’єм повітря необхідний для повного згоряння 1 м3 цього газу? Вважайте, що об’ємна частка кисню в повітрі становить 20 %.

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

φ(С2Н6)=φ(С3Н8)=2% або 0,02; Знайти: V(повітря)-?

Розв'язування:

У кисні будуть горіти три гази суміші, тому знайдемо об'єми метану, етану і пропану у суміші природного газу.

Об'ємна частка речовини (φ) - це відношення об'єму речовини до  об'єму суміші:  φ(речовини)=V(речовини)/V(суміші), звідси V(речовини)=φ(речовини)•V(суміші).

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

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

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

Примітка: найкраще розв'язувати задачу з використанням закону об'ємних відношень (закону Гей-Люссака), який пропонується у §25. Наразі розв'язуємо тими способами, що вже вивчили. 

І спосіб

Запишемо рівняння горіння метану, етану та пропану.

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 речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. За н.у. 1 моль газу займає об'єм 22,4 л, тому 2 моль кисню займуть - 44,8 л, 5 моль - 112 л, а 7 моль - 156,8 л.

Записуємо під формулами речовин у рівняннях реакції.

Складаємо три пропорції та розв'язуємо їх.

Пропорція для обчислення об'єму кисню, що витратиться при згорянні метану об'ємом 940 л.

940 л / 22,4 л = х л / 44,8 л, звідси

х л • 22,4 л = 940 л  44,8 л

х=940 л • 44,8 л : 22,4л

х = V1(O2)=1880 л

Пропорція для обчислення об'єму кисню, що витратиться при згорянні етану об'ємом 20 л.

20 л / 44,8 л = у л / 156,8 л, звідси

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

Пропорція для обчислення об'єму кисню, що витратиться при згорянні пропану об'ємом 20 л.

20 л / 22,4 л = z л / 112 л, звідси

z л • 22,4 л = 20 л • 112 л

z л 20 л • 112 л : 22,4 л

z = V3(O2)=100 л

Обчислюємо сумарний об'єм кисню:

V(О2)=V1(O2)+V2(O2)+V3(O2)= 1880 л + 70 л + 100 л = 2050 л = 2,05 м3

З формули обчислення об'ємної частки речовини φ(речовини)=V(речовини)/V(суміші) знаходимо V(суміші)=V(речовини)/φ(речовини).

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

ІІ спосіб

Обчислюємо кількість речовини за формулою v=V/VM, де VM - постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 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.

Записуємо рівняння реакції горіння метану, етану та пропану:

CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O

2Н6 + 7О2 -> 4СО2 + 6Н2О

С3Н8 + 5О2 -> 3СО2 + 4Н2О

Співвідношення кількості реагентів (у молях) дорівнює співвідношенню відповідних коефіцієнтів у рівнянні реакції. 

За співвідношенням кількості речовини n(CH4):n(O2)=1:2 бачимо, що кількість речовини кисню у 2 разів більша, ніж кількість речовини метану, тому n1(O2)=2•n(CH4)=2•41,96 моль=83,92 моль

За співвідношенням кількості речовини n(C2H6):n(O2)=2:7=1:3,5 бачимо, що кількість речовини кисню у 3,5 разів більша, ніж кількість речовини етану, тому n2(O2)=3,5•n(C2H6)=3,5•0,89 моль=3,115 моль

За співвідношенням кількості речовини n(C3H8):n(O2)=1:5 бачимо, що кількість речовини кисню у 5 разів більша, ніж кількість речовини пропану, тому n3(O2)=5•n(C2H6)=5•0,89 моль=4,45 моль

З формули n=V/Vм, де VM - постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль, знаходимо об'єм V=n•VM

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

Обчислюємо сумарний об'єм кисню:

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

У повітрі кисню близько 20%, отже,

2,05 м3 кисню - 20%, а

х м3 повітря - 100%

х м3 / 2,05м3 = 100% / 20%, звідси

х м3 • 20% = 2,05 м3 • 100%

х = 2,05 м3 • 100% : 20%

х = V(повітря) =10,25 м3 

Відповідь. V(повітря)=10,25 м3.

 

Вправа 188. У результаті спалювання 10 г антрациту в надлишку кисню утворилося 18 л карбон (IV) оксиду (н.у.). Визначте масову частку вуглецю в антрациті.

Відомо: m(антрациту)=10 г, V(CO2)=18 л. Знайти: w(С)-?

Розв'язування:

Обчислюємо кількість речовини за формулою v=V/VM, де VM - постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль):

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

Записуємо рівняння реакції:

С + О2 = СО2

Співвідношення кількості реагентів (у молях) дорівнює співвідношенню відповідних коефіцієнтів у рівнянні реакції. 

За співвідношенням n(C):n(СO2)=1:1,  кількості речовин однакові, тому n(С)=n(CО2)=0,8 моль

Обчислюємо масу вуглецю кількістю речовини 0,8 моль за формулою m=vM, де

M=Mг/моль.

M(C)=Mr(C) г/моль = 12 г/моль.

m(C)=v(C)M(C)=0,8 моль 12 г/моль = 9,64 г.

Обчислюємо масову частку сполуки за формулою w(сполуки)=m(сполуки)/m(суміші):

w(C)=m(C)/m(антрациту)=9,64 г : 10 г = 0,964 або,

помноживши це число на 100%, одержимо 96,4%.

Відповідь: w(C)=96,4%, або 0,964.

Інші завдання дивись тут...

Загрузка...