Известно, что газ содержит в объёмных долях 0,9 метана, 0,05 этана, 0,03 пропана и 0,02 азота. Какой объём воздуха потребуется, чтобы сжечь 1 м3 этого газа при нормальных условиях. Решите задачу, подставляя в текст пропущенные слова и значения. Заполните пропуски в тексте:
Решение.
1) Из всех компонентов газовой смеси горючими свойствами обладают метан, этан и пропан.
2) Составим уравнения химических реакций горения для них:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O
C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
3) Вычислим объёмы газообразных веществ в газовой смеси по формуле: φ вещества = V(вещества)/V (газовой смеси).
Отсюда
V(CH4) = φ (CH4) ⋅ V (газовой смеси) = __⋅ 1 = ___м3
V(C2H6) = φ (C2H6) ⋅ V (газовой смеси) = __⋅ 1 = __м3
V(C3H8) = φ (C3H8) ⋅ V (газовой смеси) = __⋅ 1 = __м3
V(N2) = φ (N2) ⋅ V (газовой смеси) = 0,02 ⋅ 1 = 0,02 м3
4) Из следствия закона Авогадро (объемные соотношения газов равны их мольным соотношениям), по уравнениям реакций горения веществ получим:
V(CH4) : V(O2) = _моль/ моль = 1/2. Отсюда V(O2) = 2 ⋅ V(CH4) = 2 ⋅ __= ___м3 .
V(C2H6) : V(O2) =__моль/__моль = 2/7. Отсюда V(O2) = 3,5 ⋅ V(C2H6) = 3,5 ⋅ 0,05 =__м3 .
V(C3H8) : V(O2) = 1 моль/ 5 моль = 1/5. Отсюда V(O2) = 5 ⋅ V(C3H8) = 5 __= __м3 .
5) Вычислим сумму объёмов кислорода, требующегося для всех реакций горения:
1,8 + 0,175 + __= __м3.
Поскольку воздух содержит только около 21%, вычислим объём воздуха по формуле φ вещества = V(вещества)/V (газовой смеси).
Отсюда φ (О2) = V(О2) / V (воздуха);
V (воздуха) = V(O2) / φ (O2) = _/__≈ __м3.

ответ: ___м3.​

1) Для решения данной задачи нужно знать, какие компоненты газовой смеси являются горючими. Из текста следует, что горючими свойствами обладают метан (CH4), этан (C2H6) и пропан (C3H8).

2) Далее нужно составить уравнения химических реакций горения для каждого из горючих веществ. Уравнения выглядят следующим образом:

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O (уравнение горения метана)
2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O (уравнение горения этана)
C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O (уравнение горения пропана)

3) Далее вычислим объемы газообразных веществ в газовой смеси по формуле: φ вещества = V(вещества)/V(газовой смеси), где φ (вещества) - объемное содержание данного вещества в газовой смеси.

V(CH4) = φ(CH4) ⋅ V(газовой смеси) = 0,9 ⋅ 1 = 0,9 м3
V(C2H6) = φ(C2H6) ⋅ V(газовой смеси) = 0,05 ⋅ 1 = 0,05 м3
V(C3H8) = φ(C3H8) ⋅ V(газовой смеси) = 0,03 ⋅ 1 = 0,03 м3
V(N2) = φ(N2) ⋅ V(газовой смеси) = 0,02 ⋅ 1 = 0,02 м3

4) Используя следствие закона Авогадро (объемные соотношения газов равны их мольным соотношениям) и уравнения реакций горения веществ, найдем соотношение между объемами горючих веществ и объемом кислорода.

V(CH4) : V(O2) = 1 моль/ 2 моль = 1/2. Отсюда V(O2) = 2 ⋅ V(CH4) = 2 ⋅ 0,9 = 1,8 м3
V(C2H6) : V(O2) = 2 моль/ 7 моль = 2/7. Отсюда V(O2) = 3,5 ⋅ V(C2H6) = 3,5 ⋅ 0,05 = 0,175 м3
V(C3H8) : V(O2) = 1 моль/ 5 моль = 1/5. Отсюда V(O2) = 5 ⋅ V(C3H8) = 5 ⋅ 0,03 = 0,15 м3

5) Вычислим сумму объемов кислорода, требующегося для всех реакций горения:

1,8 + 0,175 + 0,15 = 2,125 м3

Поскольку воздух состоит из около 21% кислорода, вычислим объем воздуха, необходимого для сжигания данной газовой смеси.

φ(О2) = V(О2) / V(воздуха)
V(воздуха) = V(О2) / φ(О2) = 2,125 м3 / 0,21 ≈ 10,12 м3

Ответ: Для сжигания 1 м3 данного газа при нормальных условиях потребуется примерно 10,12 м3 воздуха.