Zadanie 8
Oblicz jaką masę tlenu należy dostarczyć do całkowitego spalenia 500 dm3 metanu w temperaturze 18°C
i pod ciśnieniem 999 hPa.
Oblicz jaką masę tlenu należy dostarczyć do całkowitego spalenia 500 dm3 metanu w temperaturze 18°C
i pod ciśnieniem 999 hPa.
Odpowiedź:
Aby obliczyć masę tlenu potrzebną do całkowitego spalenia 500 dm³ metanu, musimy uwzględnić stosunek molowy między metanem (CH₄) a tlenem (O₂) w reakcji spalania.
Reakcja spalania metanu: CH₄ + 2O₂ -> CO₂ + 2H₂O
Z reakcji wynika, że do spalenia jednej cząsteczki metanu potrzebujemy dwóch cząsteczek tlenu. Oznacza to, że stosunek molowy między metanem a tlenem wynosi 1:2.
Aby obliczyć masę tlenu, musimy najpierw przeliczyć objętość metanu na warunki standardowe (0°C, 1 atm). W tym celu możemy skorzystać z prawa Avogadra i równania gazowego.
Przyjmując warunki standardowe, temperatura 0°C (273 K) i ciśnienie 1 atm, możemy użyć równania gazowego: V₁ / n₁ = V₂ / n₂
Gdzie: V₁ = objętość metanu (500 dm³) n₁ = liczba moli metanu V₂ = objętość metanu w warunkach standardowych (0°C, 1 atm) n₂ = liczba moli metanu w warunkach standardowych
Aby obliczyć liczby moli, możemy użyć wzoru: n = p * V / (R * T)
Gdzie: n = liczba moli p = ciśnienie (999 hPa) V = objętość (w tym przypadku 500 dm³) R = stała gazowa (0,0821 L * atm / (mol * K)) T = temperatura (18°C = 18 + 273 = 291 K)
Obliczmy najpierw liczbę moli metanu: n₁ = (999 hPa * 500 dm³) / (0,0821 L * atm / (mol * K) * 291 K) n₁ ≈ 20,96 mol
Teraz możemy obliczyć objętość metanu w warunkach standardowych: V₂ = n₂ * (R * T) / p₂ V₂ = 20,96 mol * (0,0821 L * atm / (mol * K) * 273 K) / (1 atm) V₂ ≈ 485,76 dm³
Teraz, znając objętość metanu w warunkach standardowych, możemy obliczyć objętość tlenu, uwzględniając stosunek molowy 1:2.
Objętość tlenu = 2 * V₂ Objętość tlenu ≈ 2 * 485,76 dm³ Objętość tlenu ≈ 971,52 dm³
Wreszcie, aby obliczyć masę tlenu, musimy uwzględnić gęstość tlenu (1,429 g / dm³).
Masa tlenu = objętość tlenu * gęstość tlenu Masa tlenu ≈ 971,52 dm³ * 1,429 g / dm³ Masa tlenu ≈ 1389,12 g
Więc należy dostarczyć około 1389,12 g tlenu do całkowitego spalenia 500 dm³ metanu w podanych warunkach.