Suchý vzduch má asi 78% plynného dusíku (N2), 21% plynného kyslíku (O2) a 1% ostatních plynů, v objemu. To znamená, že máme poměr 1: 4: 5 kyslíkového plynu, plynného dusíku a celkového vzduchu.
Vzduch se účastní mnoha reakcí, zejména oxidačních reakcí, jako je spalování. Ve skutečnosti však jedinou složkou vzduchu, který reaguje, je kyslík, přičemž dusík je považován za inertní. Přestože se dusík neúčastní reakce, je součástí reagujícího vzduchu a produkovaných konečných plynů.
Když tedy probíhá reakce za účasti vzduchu, může být nutné najít faktory jako: jaká je hmotnost kyslíku, reagoval, jaký je objem vzduchu, jaký je objem konečných reakčních plynů, kolik dusíku bylo přítomno ve vzduchu a v konečných plynech atd. proti.
Podívejte se na níže uvedený příklad a podívejte se na dva způsoby, které lze použít k provedení těchto výpočtů. Jedním ze způsobů je použití pravidla tří a druhým použitím citovaného stechiometrického poměru ( 1 (kyslík) : 4 (dusík) : 5 (vzduch)):
Příklad:
Předpokládejme, že objem 40 litrů metanu (CH
4) byl zcela spálen za podmínek teploty a tlaku za vzniku oxidu uhličitého (CO2) a voda (H2Ó). Vzhledem k přibližnému složení vzduchu 80% plynného dusíku (N2) a 20% plynného kyslíku (O2), Odpovědět:a) Jaký je objem kyslíku spotřebovaného při této reakci?
b) Jaký je objem vzduchu potřebného ke spalování?
c) Jaký je celkový objem plynů na konci reakce?
Řešení:
a) K provedení tohoto výpočtu musíme napsat chemickou rovnici, která představuje vyvážené spalování metanu:
CH4 + 2 O.2 → CO2 + 2 H2Ó
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
Vzhledem k tomu, že výtěžek reakce byl 100%, máme:
1 L CH4 2 litry O.2
40 l CH4 X
x = 40 l 2 l
1 litr
x = 80 L O2 (g)
Za těchto podmínek bylo spotřebováno 80 l kyslíku.
b) Pokud je objem kyslíku 80 L, objem vzduchu bude:
20% O2 100% vzduch
80 litrů O.2 X
x = 80 l 100%
20%
x = 400 l vzduchu
Dalším způsobem, jak vyřešit tento problém, bylo použít poměr kyslíkového plynu ke vzduchu uvedený na začátku textu, který je 1: 5. Stačilo tedy vynásobit objem kyslíku 5:
80 l 5 = 400 l vzduchu
c) CH4 + 2 O.2 → CO2 + 2 H2Ó
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
40 L 80 L 40 L 80 L
Z výše uvedené reakce vidíme, že bylo získáno 40 litrů oxidu uhličitého a 80 litrů vody, což poskytlo celkem 120 litrů produktů. Ve vzduchu však stále existuje plynný dusík, který nereaguje. Musíme tedy zjistit, jaký je jeho objem:
80% N2 100% vzduch 80% N2 20% O2
x 400 l vzduchu nebo x 80 l vzduchu
x = 80 l 400L x = 80 %. 80L
100% 20%
x = 320 L dusíku2x = 320 L dusíku2
Tento výpočet mohl být také proveden jednodušší pomocí poměru 1: 4: 5.
12 4 č2 nebo 5 vzduchu 4 N2
80 L x 400 L x
x = 320 litrůx = 320 litrů
Nyní přidejte tuto hodnotu k hodnotě ostatních plynů, abyste zjistili celkový objem plynů na konci reakce:
120 + 320 = 440 litrů plynů
Autor: Jennifer Fogaça
Vystudoval chemii
Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/participacao-ar-nas-reacoes-quimicas.htm