Doar punctul c al problemei, va rog.
Răspunsuri la întrebare
Răspuns:
Punctul c, propunere de rezolvare:
Amestecul de gaze rezultat din arderea unui amestec de CH₄ și C₂H₆ cu exces de aer conține: CO₂, H₂O vapori, O₂exces și N₂ din aer (volumul de aer consumat stoechiometric și volumul de aer exces.)
Trebuie să calculăm:
- n moli CO₂ = notăm cu X
- n moli H₂O=notăm cu Y
- n moli O₂ exces=notăm cu Z
- n moli N₂ total= notăm cu T
- n moli = număr de moli din amestecul rezultat
- n moli de CH₄ =notăm cu a
- n moli de C₂H₆= notăm cu b
- X moli CO₂ total = X1 CO₂ din ardere CH₄ + X2 CO₂ din ardere C₂H₆
- Y moli H₂O total = Y1 H₂O din arderea CH₄+ Y2 H₂O din ardere C₂H₆
Relații:
a+ b = n moli amestec din 112 mL (cm³) amestec de CH₄ și C₂H₆
X CO₂ = n moli de CO₂ din scăderea de volum 156,8 mL, fiindcă în urma trecerii amestecului de gaze rezultate din ardere prin soluția de NaOH, numai CO₂ se absoarbe, cu formare de sare. Se negljează condensarea vaporilor de apă, nu se menționează în enunț
⇒un sistem cu 2 ecuații:
a+b = n moli amestec CH₄ + C₂H₆
X = n moli de CO₂ absorbit= se exprimă în funcție de a și b
n moli gaz pur= V gaz (L) / 22,4 L
sau: n mmoli gaz pur = V gaz(mL) /22,4 mL
Calcule
1) Calculăm X moli de CO₂ absorbit, cu ajutorul volumului molar:
n mmoli CO₂ = 156,8 mL/ 22,4 mL=7 mmol CO₂
2) Calculăm n moli amestec CH₄ și C₂H₆:
n mmoli amestec metan+etan= 112 mL / 22,4 mL=5 mmol
3) Rezultă sistemul, cu 2 ecuații și 3 necunoscute a,b, X,:
a+b = 5
X= 7
Trebuie să exprimăm acest sistem de 2 ecuații, doar cu 2 necunoscute, pentru rezolvarea lui.
4) Deducem relațiile dintre X, a, b cu ajutorul calculelor stoechiometrice aplicate la ecuațiile chimice de ardere.
ammoli...........Z1mmoli .............X1mmoli.................Y1mmoli
CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
stoechiometric:
1mmol.............2mmoli.........1mmol.................2mmoli
Rezultă că:
X1 CO₂=a CH₄ (mmol)
bmmol..............Z2 mmol...............X2 mmol....................Y2 mmol
H₃C-CH₃ + 7/2 O₂ → 2CO₂ + 3 H₂O
stoechiometric:
1mmol........3,5mmol..............2mmol....................3mmol
Rezultă că:
X2=2 b mmol
Rezultă sistemul:
a+b = 5
a+2b=7
5)Rezolvăm sistemul
-a-b= -5
a+2b=7
b=2, deci n mmoli C₂H₆= 2
a=3, deci n mmoli CH₄= 3
X1= a= 3mmol
X2= 2b = 4mmol
6) Calculăm acum n mmoli de H₂O total, prin calcul stoechiometric, ecuațiile chimice de la 4:
Y1=2a = 2.3=6 mmoli H₂O
Y2=3b = 3.2 = 6 mmoli H₂O
Total : Y1+Y2= 12 mmoli H₂O
7) Calculăm n mmoli de O₂ exces și n mmoli de N₂ total, care se vor găsi în amestecul gazos după ardere:
Din calcul stoechiometric, nmmoli O₂ consumat de a și b mmoli de metan și etan este:
Z= Z1+Z2; Z = 2a + 3,5 b; Z = 2.3+ 3,5. 2= 6+7 = 13 moli O₂
La amestecul gazos procentul de volum al componentului gazos este egal cu procentul de moli. De aici rezultă că:
n mmoli O₂ exces față de 13 moli = 13.15/100=1,95 mmoli exces
⇒1,95 mmoli de O₂ în amestecul gazos după ardere.
8) Calculăm n mmoli de N₂ adus de aerul cu 20%v de O₂ (restul de 80% considerăm N₂). Calculul se face la tot O₂ introdus la ardere:
nmmoli O₂ total = n mmoli O₂ stoechiometric + n mmoli O₂ exces
n mmoli O₂ total = 13 + 1,95=14,95 mmoli O₂
n mmoli N₂ corespunzător =14,95 mmol O₂. 0,8 N₂/ 0,2 O₂=59,8 mmoli
⇒ 59,8 mmoli de N₂ în amestecul gazos după ardere
9) Compoziția procentuală molară a amestecului gazos după ardere:
n mmoli total de gaze de ardere= n mmoli CO₂+ n mmoli H₂O vapori+ n mmoli O₂ exces + n mmoli de N₂
n mmoli total = 7+12+ 1,95+ 59,8 = 80,75 mmoli
% mmol CO₂= 7.100/ 80,75 =8,66 %
% mmol H₂O = 12.100/ 80,75 =14,86 %
% mmol O₂ exces= 1,95 .100/ 80,75=2,41 %
% mmol N₂ = 59,8 .100/80,75 =74,05
R: 8,66% CO₂; 14,86% H₂O; 2,41% O₂; 74, 05 % N₂
Vă rog verificați calculele. Nu știu cât este rezultatul în culegere, dar există posibilitatea să fie diferențe.
V-am scris cu multe explicații, pentru înțelegerea algoritmului de calcul, când avem acest gen de probleme cu scăderea volumului de gaze de ardere.
Explicație: