Інші завдання дивись тут...

Вправа 1. Назвіть природні джерела вуглеводневої сировини. Нафта, природний газ, супутний нафтовий газ,  кам’яне вугілля.

 

Вправа 2. Охарактеризуйте склад найпоширеніших джерел вуглеводнів:

а) природного газу;

До складу природного газу входить переважно метан — 90–95 %, решту становлять газоподібні насичені вуглеводні (етан, пропан, бутан, пентан), а також у незначних об’ємних відсотках інші компоненти — гексан, азот, вуглекислий газ, гідроген сульфід.

б) нафти;

Нафта є сумішшю вуглеводнів, переважно рідких, у яких розчинені невеликі кількості твердих і газуватих вуглеводнів, а також інших органічних сполук. У нафті містяться вода і деякі неорганічні речовини.  Під час термічного розкладу утворює нафтопродукти: бензин, лігроїн, гас, газойль, мазут

в) кам’яного вугілля.

Тверда викопна вуглеводнева сировина, що містить 75–90 % Карбону.

 

Вправа 3. Обчисліть масову частку Карбону в бутані.

Відомо: C4H10   Знайти: ω(C)-?

Розв'язування:

Масову частку елемента у сполуці обчислюємо за формулою:

ω(E)=n•Ar(Е)/Mr(сполуки), де ω(E) - масова частка; n — число атомів елемента; Аг(Е) — відносна атомна маса елемента; Мг(сполуки) — відносна молекулярна (формульна) маса сполуки. 

Mr(C4H10)=4•Ar(C)+10•Ar(H)=4•12+10•1=58

ω(C)=4•Ar(C)/Mr(C4H10)=4•12/58=0,8276 або,

помноживши це число на 100%, одержимо 82,76%.

Відповідь: 82,76%. 

 

Вправа 4. Обчисліть об’єм кисню (н. у.), який витратиться для повного згоряння природного газу об’ємом 20 м3, уважаючи, що він складається тільки з метану.

Дано: V(СН4)=20 м3=2000 л. Знайти:  V(О2)-?

Розв'язування.

І спосіб

Запишемо рівняння реакції горіння метану.

СН4 + 2О2 → СО2 + 2Н2О   

За рівнянням реакції V(СН4):V(О2)=1:2, тому

V(О2)=V(CH4)•2=2000 л •2=4000 л = 40 м3.

ІІ спосіб

Запишемо рівняння реакції горіння метану.

2000 л     х л

СН4    +  2О2 → СО2 + 2Н2О   

1 об'єм    2 об'єми

Для складання пропорції скористаємося законом об'ємних відношень газів (ЗАКОН ГЕЙ-ЛЮССАКА).

2000 л / 1 = х л / 2

х=2000 л • 2 : 1

х=V(O2)=4000 л = 40 м3.

Відповідь. 40 м3.

 

Вправа 5. Обчисліть об’єм кисню (н.у.), що буде використано для згоряння дизельного пального масою 424 кг з масовою часткою Карбону 60%, нехтуючи невуглеводневими домішками.

Дано: m(суміші)=424 кг; ω(C)=60%. Знайти:  V(О2)-?

Розв'язування.

І спосіб

Обчислюємо масу вуглецю в суміші (дизельне пальне):

m(C)=(ω(C)•m(суміші)):100%= 60%•424 кг:100%=254,4 кг.

Запишемо рівняння реакції.

254,4 кг           х м3

  С        +        О2    →    СО2

12 кг             22,4 м3

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.

Прореагувало 1 кмоль вуглецю С з 1 кмоль кисню O2 (1 кмоль газу за н.у. займає об'єм 22,4 м3). Обчислюємо молярну масу (M=Mr кг/кмоль) вуглецю й, відповідно, масу 1 кмоль.

Mr(C)=Ar(C)=12, M(C)=12 кг/кмоль. Маса 1 кмоль=12 кг.

Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

За допомогою пропорції обчислюємо об'єм кисню.

254,4 кг / 12 кг = х м3 / 22,4 м3, звідси

х м3 • 12 кг = 254,4 кг • 22,4 м3

х = 254,4 кг • 22,4 м3 / 12 кг

х = 474,88 м3

II спосіб

Обчислюємо масу вуглецю в суміші (дизельне пальне):

m(C)=(ω(C)•m(суміші)):100%= 60%•424 кг:100%=254,4 кг.

Обчислюємо кількість речовини вуглецю масою 254,4 кг за формулою v=m/M, де

M=Mr кг/кмоль.

Mr(C)=Ar(C)=12, M(C)=12 кг/кмоль. 

v(С)=m(С):M(С)=254,4 кг:12 кг/кмоль=21,2 кмоль

Записуємо рівняння реакції: С2→СО2

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. 

Прореагувало 1 кмоль вуглецю С з 1 кмоль кисню O2, кількості речовини однакові, тому 

v(O2)=v(C)=21,2 кмоль

Обчислюємо об'єм кисню кількістю речовини 21,2 кмоль за формулою V=v•VM, де V- постійна величина і за н.у. дорівнює 22,4 м3/кмоль.

V(O2)=v(O2)•VM=21,2 кмоль•22,4 м3/кмоль=474,88 м3.

Відповідь: 474,88 м3.

 

Вправа 6. Обчисліть об’єм кисню (н. у.) і повітря, що витратяться для згоряння бензину масою 848 кг з масовою часткою Карбону 84,9%. Невуглеводневими домішками в бензині знехтуйте.

Дано: m(суміші)=848 кг; ω(C)=84,9%;

Знайти: V(О2)-?, V(повітря)-?

Розв'язування.

І спосіб

Обчислюємо масу Карбону в суміші (дизельне пальне):

m(C)=(ω(C)•m(суміші)):100%=84,9%•848 кг:100%=719,9 кг.

Запишемо рівняння реакції.

719,9 кг           х м3

  С        +        О2    →    СО2

12 кг             22,4 м3

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.

Прореагувало 1 кмоль вуглецю С з 1 кмоль кисню O2 (1 кмоль газу за н.у. займає об'єм 22,4 м3). Обчислюємо молярну масу (M=Mr кг/кмоль) вуглецю й, відповідно, масу 1 кмоль.

Mr(C)=Ar(C)=12, M(C)=12 кг/кмоль. Маса 1 кмоль=12 кг.

Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

За допомогою пропорції обчислюємо об'єм кисню.

719,9 кг / 12 кг = х м3 / 22,4 м3, звідси

х м3 • 12 кг = 719,9 кг • 22,4 м3

х = 719,9 кг • 22,4 м3 / 12 кг

х = 1344 м3

Перераховуємо об'єм кисню на об'єм повітря (кисню в повітрі близько 20%).

Отже, 1344 м3 О2 складає 20%, тоді

        х м3 повітря   - 100% 

х=(1344 м3 • 100%):20%=6720 м3.

II спосіб

Обчислюємо масу Карбону в суміші (дизельне пальне):

m(C)=(ω(C)•m(суміші)):100%=84,9%•848 кг:100%=719,9 кг.

Обчислюємо кількість речовини вуглецю масою 719,9 кг за формулою v=m/M, де

M=Mг/моль.

Mr(C)=Ar(C)=12, M(C)=12 кг/кмоль. 

v(С)=m(С) : M(С)=719,9 кг : 12 кг/кмоль=59,99 кмоль

Записуємо рівняння реакції: С2→СО2

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. 

Прореагувало 1 кмоль вуглецю С з 1 кмоль кисню O2, кількості речовини однакові, тому 

v(O2)=v(C)=59,99 кмоль

Обчислюємо об'єм кисню кількістю речовини 59,99 кмоль за формулою V=v•VM, де V- постійна величина і за н.у. дорівнює 22,4 м3/кмоль.

V(O2)=v(O2)•VM=59,99 кмоль•22,4 м3/кмоль=1344 м3.

У повітрі кисню близько 20% за об'ємом (або 1/5 частина), тому повітря треба взяти у 5 разів більшого об'єму, тобто 5•1344 м3= 6720 м3.

Відповідь: 1344 мкисню і 6720 м3 повітря.

 

Вправа 7. Сучасні модернізовані автомобільні двигуни витрачають бензин масою 5 кг на 100 км пройденого шляху. Обчисліть, який об’єм повітря буде витрачено на спалювання бензину, якщо до його складу входить Карбон із масовою часткою 86%, а решта — Гідроген.

Дано: m(суміші)=5 кг; ω(C)=86%.  Знайти: V(повітря)-?

Розв'язування.

Обчислюємо масу вуглецю в суміші (бензині):

m(C)=(ω(C)•m(суміші)):100%=86%•5 кг:100%=4,3 кг.

Запишемо рівняння реакції горіння вуглецю:

 4,3 кг             х м3

  С        +        О2    →    СО2   

12 кг             22,4 м3

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.

Прореагувало 1 кмоль вуглецю С з 1 кмоль кисню O2 (1 кмоль газу за н.у. займає об'єм 22,4 м3). Обчислюємо молярну масу (M=Mr кг/кмоль) вуглецю й, відповідно, масу 1 кмоль.

Mr(C)=Ar(C)=12, M(C)=12 кг/кмоль. Маса 1 кмоль=12 кг.

Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

За допомогою пропорції обчислюємо об'єм кисню.

4,3 кг / 12 кг = х м3 / 22,4 м3, звідси

х м3 • 12 кг = 4,3 кг • 22,4 м3

х = 4,3 кг • 22,4 м3 / 12 кг

х =V1(O2)=8,02 м3

Обчислюємо масу Гідрогену в суміші (бензині):

m(H)=m(суміші)-m(C)=5 кг - 4,3 кг = 0,7 кг.

Запишемо рівняння реакції горіння водню:

 0,7 кг             х м3

  2H2        +     О2  →  2H2O   

  4 кг             22,4 м3

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.

Прореагувало 2 кмоль водню Н2 з 1 кмоль кисню O2 (1 кмоль газу за н.у. займає об'єм 22,4 м3). Обчислюємо молярну масу (M=Mr кг/кмоль) водню й, відповідно, масу 2 кмоль.

Mr(H2)=2Ar(H)=21=2, M(H2)=2 кг/кмоль. 

Маса 1 кмоль=2 кг, а маса 2 моль=4 кг.

Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

За допомогою пропорції обчислюємо об'єм кисню.

0,7 кг / 4 кг = х м3 / 22,4 м3, звідси

х м3 • 4 кг = 0,7 кг • 22,4 м3

х = 0,7 кг • 22,4 м3 / 4 кг

х = V2(O2)=3,92 м3

Сумарний об'єм кисню:

V(O2)=V1(O2)+V2(O2)=8,02 м3 + 3,92 м3 = 11,94 м3

У повітрі кисню близько 20% за об'ємом (або 1/5 частина), тому повітря треба взяти у 5 разів більшого об'єму, тобто 5•11,94 м3=59,7 м3.

Відповідь: 59,7 мповітря.

 

Вправа 8. Трактор за робочий день використав 30 кг пального, у якому масова частка Карбону становить 52%, а решта — Гідроген. Обчисліть об’єм витраченого повітря й об’єм карбон (ІV) оксиду (н.у.), що виділився в атмосферу.

Дано: m(суміші)=30 кг; ω(C)=52%.  Знайти: V(повітря)-?, V(СО2)-?

Розв'язування.

Обчислюємо масу вуглецю в суміші (пальне):

m(C)=(ω(C)•m(суміші)):100%=52%•30 кг:100%=15,6 кг.

Запишемо рівняння реакції горіння вуглецю:

15,6 кг             х м3          у м3

  С        +        О2    →    СО2   

12 кг             22,4 м3       22,4 м3

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.

Прореагувало 1 кмоль вуглецю С з 1 кмоль кисню O2 з утворенням 1 кмоль вуглекислого газу СО2. За н.у. 1 кмоль газу займає об'єм 22,4 м3. Обчислюємо молярну масу (M=Mr кг/кмоль) вуглецю й, відповідно, масу 1 кмоль.

Mr(C)=Ar(C)=12, M(C)=12 кг/кмоль. Маса 1 кмоль=12 кг.

Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

За допомогою пропорції обчислюємо об'єм кисню і вуглекислого газу.

15,6 кг / 12 кг = х м3 / 22,4 м3, звідси

х м3 • 12 кг = 15,6 кг • 22,4 м3

х = 15,6 кг • 22,4 м3 / 12 кг

х =V1(O2)=V0(CO2)=29,12 м3

Обчислюємо масу Гідрогену в суміші (пальне):

m(H)=m(суміші)-m(C)=30 кг - 15,6 кг = 14,4 кг.

Запишемо рівняння реакції горіння водню:

 14,4 кг            х м3

  2H2        +     О2  →  2H2O   

  4 кг             22,4 м3

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.

Прореагувало 2 кмоль водню Н2 з 1 кмоль кисню O2 (1 кмоль газу за н.у. займає об'єм 22,4 м3). Обчислюємо молярну масу (M=Mr кг/кмоль) водню й, відповідно, масу 2 кмоль.

Mr(H2)=2Ar(H)=21=2, M(H2)=2 кг/кмоль. 

Маса 1 кмоль=2 кг, а маса 2 моль=4 кг.

Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

За допомогою пропорції обчислюємо об'єм водню.

14,4 кг / 4 кг = х м3 / 22,4 м3, звідси

х м3 • 4 кг = 14,4 кг • 22,4 м3

х = 14,4 кг • 22,4 м3 / 4 кг

х = V22)=80,64 м3

Сумарний об'єм кисню:

V(O2)=V1(O2)+V2(O2)=29,12 м3 + 80,64 м3 = 109,76 м3

У повітрі кисню близько 20% за об'ємом (або 1/5 частина), тому повітря треба взяти у 5 разів більшого об'єму, тобто 5•109,76 м3=548,8 м3.

Відповідь: 548,8 мповітря і 29,12 м3 карбон (IV) оксиду.

Інші завдання дивись тут...