5,6 л метана смешали с 60 л воздуха. Смесь взорвали, продукты реакции охладили. Определите состав газовой смеси после реакции.

Дано:

V (CH4) = 5,6 л

V (возд.) = 60 л

Найти:

φ (газов) - ?

Решение:

1) Написать уравнение реакции:

CH4 + 2O2 = > CO2 + 2H2O;

2) Найти количество вещества CH4:

n (CH4) = V (CH4) / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 моль;

3) Найти объем N2, O2, инертных газов и CO2 в представленном объеме воздуха:

V (N2) = φ (N2) * V (возд.) / 100% = 78,09% * 60 / 100% = 46,85 л;

V (O2) = φ (O2) * V (возд.) / 100% = 20,95% * 60 / 100% = 12,57 л;

V (ин. газ) = φ (ин. газ) * V (возд.) / 100% = 0,94% * 60 / 100% = 0,56 л;

V (CO2) = V (возд.) - V (N2) - V (O2) - V (ин. газ) = 60 - 46,85 - 12,57 - 0,56 = 0,02 л;

4) Найти количество вещества O2:

n (O2) = V (O2) / Vm = 12,57 / 22,4 = 0,56 моль;

5) Сравнить количество вещества CH4 и O2:

Количество вещества CH4 находится в недостатке, следовательно, расчеты будут проводится по нему же;

6) Найти количество вещества O2, которое прореагировало с CH4 (учитывая уравнение реакции):

n1 (O2) = n (CH4) * 2 = 0,25 * 2 = 0,5 моль;

7) Найти количество вещества O2, которое осталось:

n2 (O2) = n (O2) - n1 (O2) = 0,56 - 0,5 = 0,06 моль;

8) Найти объем O2, который остался:

V2 (O2) = n2 (O2) * Vm = 0,06 * 22,4 = 1,34 л;

9) Найти количество вещества CO2, которое образовалось (учитывая уравнение реакции):

n1 (CO2) = n (CH4) = 0,25 моль;

10) Найти объем CO2, который образовался:

V1 (CO2) = n1 (CO2) * Vm = 0,25 * 22,4 = 5,6 л;

11) Найти общий объем CO2:

V2 (CO2) = V (CO2) + V1 (CO2) = 0,02 + 5,6 = 5,62 л;

12) Найти объем образовавшейся смеси:

V смеси = V (N2) + V2 (O2) + V (ин. газ) + V2 (CO2) = 46,85 + 1,34 + 0,56 + 5,62 = 54,37 л;

13) Найти объемные доли N2, O2, инертных газов, CO2 в образовавшейся смеси:

φ (N2) = V (N2) * 100% / V смеси = 46,85 * 100% / 54,37 = 86,2%;

φ (O2) = V (O2) * 100% / V смеси = 1,34 * 100% / 54,37 = 2,5%;

φ (ин. газ) = V (ин. газ) * 100% / V смеси = 0,56 * 100% / 54,37 = 1%;

φ (газа) = 100% - φ (N2) - φ (O2) - φ (ин. газ) = 100% - 86,2% - 2,5% - 1% = 10,3%.

Ответ: Объемные доли N2, O2, инертных газов, CO2 составляют 86,2%; 2,5%; 1%; 10,3% соответственно.