Deltagelse af luft i kemiske reaktioner. luft i reaktioner

Den tørre luft har ca. 78% kvælstofgas (N₂), 21% iltgas (O₂) og 1% af andre gasser i volumen. Dette betyder, at vi har et forhold på 1: 4: 5 af henholdsvis iltgas, nitrogengas og total luft.

Luft deltager i mange reaktioner, især oxidationsreaktioner såsom forbrænding. I virkeligheden dog den eneste luftkomponent, der reagerer, er ilt, hvor nitrogen betragtes som inert. Men selvom det ikke deltager i reaktionen, er kvælstof en del af den reagerende luft og de endelige producerede gasser.

Når en reaktion finder sted med deltagelse af luft, kan det således være nødvendigt at finde faktorer som: hvad er iltmassen, som reagerede, hvad er volumenet af luft, hvad er volumenet af de endelige reaktionsgasser, hvor meget kvælstof der var til stede i luften og i de endelige gasser osv. mod.

Se eksemplet nedenfor og se på to måder, der kan bruges til at udføre disse beregninger. Den ene måde er at bruge reglen om tre, og den anden bruger det citerede støkiometriske forhold ( 1 (ilt) : 4 (nitrogen) : 5 (luft)):

Eksempel:

Antag, at et volumen på 40 liter methan (CH₄blev brændt fuldstændigt under omgivelsesbetingelser med temperatur og tryk, hvilket producerede kuldioxid (CO₂) og vand (H₂O). I betragtning af en omtrentlig luftsammensætning på 80% nitrogengas (N₂) og 20% ​​iltgas (O₂), svar:

a) Hvad er volumenet af iltgas, der forbruges i denne reaktion?

b) Hvad er det luftmængde, der er nødvendigt til forbrændingen?

c) Hvad er det samlede volumen af ​​gasser i slutningen af ​​reaktionen?

Løsning:

a) For at udføre denne beregning skal vi skrive den kemiske ligning, der repræsenterer afbalanceret metanforbrænding:

CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
I betragtning af at reaktionsudbyttet var 100%, har vi:

1 liter CH₄ 2 liter O₂
40 L CH₄ x
x = 40 L. 2 liter
1 liter
x = 80 L af O_{2 (g)}

80 liter iltgas blev forbrugt under disse forhold.

b) Hvis iltvolumenet er 80 L, vil luftmængden være:

20% af O₂ 100% luft
80 liter O₂ x
x = 80 L. 100%
20%
x = 400 liter luft

En anden måde at løse dette problem var at bruge forholdet mellem iltgas og luft vist i begyndelsen af ​​teksten, hvilket er 1: 5. Så det var nok at gange iltvolumenet med 5:

80 L. 5 = 400 liter luft

c) CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
 1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
 40 L 80 L 40 L 80 L.

Fra ovenstående reaktion ser vi, at der blev opnået 40 liter kuldioxid og 80 liter vand, hvilket giver i alt 120 liter produkter. Men der er stadig kvælstofgas til stede i luften, der ikke reagerer. Så vi skal også finde ud af, hvad dens volumen er:

80% af N₂ 100% luft 80% N₂ 20% af O₂
x 400 l luft eller x 80 l luft
x = 80 L. 400L x = 80 %. 80L
100% 20%
x = 320 L af N₂x = 320 L af N₂

Denne beregning kunne også have været gjort mere enkelt ved hjælp af forholdet 1: 4: 5.

1 Den₂ 4 N₂ eller 5 luft 4 N₂
80 L x 400 L x
x = 320 lx = 320 l

Nu skal du blot tilføje denne værdi med værdien for de andre gasser for at kende det samlede volumen af ​​gasser i slutningen af ​​reaktionen:

120 + 320 = 440L gasser

Af Jennifer Fogaça
Uddannet i kemi

Kilde: Brasilien skole - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/participacao-ar-nas-reacoes-quimicas.htm