Сухият въздух има около 78% азотен газ (N2), 21% кислороден газ (O2) и 1% от други газове, в обем. Това означава, че имаме съотношение 1: 4: 5 на кислороден газ, азотен газ и общ въздух, съответно.
Въздухът участва в много реакции, особено в реакции на окисляване като изгаряне. В действителност обаче единственият компонент на въздуха, който реагира, е кислородът, като азотът се счита за инертен. Но въпреки че не участва в реакцията, азотът е част от реагиращия въздух и крайните получени газове.
По този начин, когато реакцията протича с участието на въздуха, може да се наложи да се намерят фактори като: каква е масата на кислорода, който реагирал, какъв е обемът на въздуха, какъв е обемът на крайните реакционни газове, колко азот е бил във въздуха и в крайните газове и т.н. срещу.
Вижте примера по-долу и разгледайте два начина, които могат да се използват за извършване на тези изчисления. Единият начин е да се използва правилото на три, а другият - цитираното стехиометрично съотношение ( 1 (кислород) : 4 (азот) : 5 (въздух)):
Пример:
Да приемем, че обем от 40 L метан (CH4) е напълно изгорен при околни условия на температура и налягане, като се получава въглероден диоксид (CO2) и вода (H2О). Като се има предвид приблизителният състав на въздуха от 80% азотен газ (N2) и 20% кислороден газ (O2), отговор:
а) Какъв е обемът на консумирания кислород в тази реакция?
б) Какъв е обемът на въздуха, необходим за горенето?
в) Какъв е общият обем на газовете в края на реакцията?
Резолюция:
а) За да извършим това изчисление, трябва да напишем химичното уравнение, което представлява балансирано изгаряне на метан:
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 Н2О
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
Като се има предвид, че добивът от реакцията е 100%, имаме:
1 L CH4 2 L от O2
40 L CH4 х
x = 40 л. 2 л
1 л
x = 80 L от O2 (g)
При тези условия се изразходват 80 L кислороден газ.
б) Ако обемът на кислорода е 80 L, обемът на въздуха ще бъде:
20% от O2 100% въздух
80 L от O2 х
x = 80 л. 100%
20%
x = 400 L въздух
Друг начин за решаване на този въпрос е да се използва съотношението кислород газ към въздух, показано в началото на текста, което е 1: 5. И така, беше достатъчно да се умножи обема на кислорода по 5:
80 л. 5 = 400 L въздух
в) СН4 + 2 O2 → CO2 + 2 Н2О
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
40 L 80 L 40 L 80 L
От горната реакция виждаме, че са получени 40 L въглероден диоксид и 80 L вода, което дава общо 120 L продукти. Но все още има азотен газ във въздуха, който не реагира. И така, трябва да разберем какъв е и обемът му:
80% от N2 100% въздух 80% N2 20% от O2
x 400 L въздух или x 80 L въздух
x = 80 л. 400L x = 80 %. 80L
100% 20%
x = 320 L от N2x = 320 L от N2
Това изчисление може да бъде направено и по-просто, като се използва съотношението 1: 4: 5.
12 4 N2 или 5 въздуха 4 N2
80 L x 400 L x
x = 320 Lx = 320 L
Сега просто добавете тази стойност с тази на другите газове, за да знаете общия обем на газовете в края на реакцията:
120 + 320 = 440L газове
От Дженифър Фогаса
Завършва химия
Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/participacao-ar-nas-reacoes-quimicas.htm
