Постройте материальный баланс веществ при сжигании 190 т природного газа состава, %: СН4 – 80, С3Н8 – 10, С4Н10 – 10. Определите годовой прирост древесины лиственницы (С – 50,2 %, Н – 6,1 %, О – 43,3 %), необходимый для поддержания баланса в биотехноценозе, если плотность древесины – 570 кг/м 3 , а площадь леса – 2000 га?

Для построения материального баланса веществ при сжигании природного газа необходимо учесть, что при сгорании газа образуется CO2 и Н2О, а также нужно учесть состав природного газа.

Исходя из состава природного газа (СН4 – 80%, С3Н8 – 10%, С4Н10 – 10%) и учитывая, что в чистом состоянии один моль каждого углеводорода при сгорании полностью окисляется до CO2 и Н2О, мы можем рассчитать количество продуктов сгорания для каждого компонента газа.

Давайте начнем с расчета количества каждого компонента природного газа в молях:

Массовая доля СН4 в природном газе = 80% = 0.8
Массовая доля С3Н8 в природном газе = 10% = 0.1
Массовая доля С4Н10 в природном газе = 10% = 0.1

Масса СН4 = 0.8 * 190 т = 152 т
Масса С3Н8 = 0.1 * 190 т = 19 т
Масса С4Н10 = 0.1 * 190 т = 19 т

Теперь, чтобы перевести массу каждого компонента в количество молей, мы должны разделить его массу на молярную массу каждого компонента:

Молярная масса СН4 = 16 г/моль
Молярная масса С3Н8 = 44 г/моль
Молярная масса С4Н10 = 58 г/моль

Количество молей СН4 = Масса СН4 / Молярная масса СН4 = 152 т / 16 г/моль = 9500 моль
Количество молей С3Н8 = Масса С3Н8 / Молярная масса С3Н8 = 19 т / 44 г/моль = 430 моль
Количество молей С4Н10 = Масса С4Н10 / Молярная масса С4Н10 = 19 т / 58 г/моль = 330 моль

Теперь мы можем рассчитать количество CO2 и Н2О, которые образуются при сгорании каждого компонента:

1 моль СН4 при сгорании образует 1 моль CO2 и 2 моль Н2О
1 моль С3Н8 при сгорании образует 3 моль CO2 и 4 моль Н2О
1 моль С4Н10 при сгорании образует 4 моль CO2 и 5 моль Н2О

Количество CO2, образующегося при сжигании СН4 = 9500 моль
Количество CO2, образующегося при сжигании С3Н8 = 430 моль * 3 = 1290 моль
Количество CO2, образующегося при сжигании С4Н10 = 330 моль * 4 = 1320 моль

Количество Н2О, образующегося при сжигании СН4 = 9500 моль * 2 = 19000 моль
Количество Н2О, образующегося при сжигании С3Н8 = 430 моль * 4 = 1720 моль
Количество Н2О, образующегося при сжигании С4Н10 = 330 моль * 5 = 1650 моль

Теперь переведем количество CO2 и Н2О из моль в массу, умножив их количество на молярную массу каждого соответствующего вещества:

Молярная масса CO2 = 44 г/моль
Молярная масса Н2О = 18 г/моль

Масса CO2, образующегося при сжигании СН4 = 9500 моль * 44 г/моль = 418000 г = 418 кг
Масса CO2, образующегося при сжигании С3Н8 = 1290 моль * 44 г/моль = 56760 г = 56.76 кг
Масса CO2, образующегося при сжигании С4Н10 = 1320 моль * 44 г/моль = 58080 г = 58.08 кг

Масса Н2О, образующегося при сжигании СН4 = 19000 моль * 18 г/моль = 342000 г = 342 кг
Масса Н2О, образующегося при сжигании С3Н8 = 1720 моль * 18 г/моль = 30960 г = 30.96 кг
Масса Н2О, образующегося при сжигании С4Н10 = 1650 моль * 18 г/моль = 29700 г = 29.7 кг

Теперь давайте рассчитаем количество древесины лиственницы, необходимое для поддержания баланса в биотехноценозе.

Площадь леса = 2000 га
Плотность древесины = 570 кг/м³

Общий объем древесины, необходимый для поддержания баланса в биотехноценозе, можно рассчитать, умножив площадь леса на плотность древесины:

Объем древесины = Площадь леса * Плотность древесины = 2000 га * (10000 м²/1 га) * (1 м^3/570 кг) = 3508.77 м³

Так как у нас есть соотношение между массой и объемом древесины, мы можем рассчитать массу древесины, необходимую для поддержания баланса в биотехноценозе:

Масса древесины = Объем древесины * Плотность древесины = 3508.77 м³ * 570 кг/м³ = 1998179.9 кг = 1998.18 т

Таким образом, годовой прирост древесины лиственницы, необходимый для поддержания баланса в биотехноценозе, составляет примерно 1998.18 т.