Die trockene Luft hat ca. 78 % Stickstoffgas (N2), 21% Sauerstoffgas (O2) und 1% anderer Gase, im Volumen. Dies bedeutet, dass wir ein Verhältnis von 1: 4: 5 von Sauerstoffgas, Stickstoffgas bzw. Gesamtluft.
Luft nimmt an vielen Reaktionen teil, insbesondere an Oxidationsreaktionen wie der Verbrennung. In Wirklichkeit ist jedoch der einzige Bestandteil der Luft, der reagiert, ist Sauerstoff, wobei Stickstoff als inert gilt. Aber obwohl er nicht an der Reaktion teilnimmt, ist Stickstoff Teil der reagierenden Luft und der erzeugten Endgase.
Wenn also eine Reaktion unter Beteiligung von Luft stattfindet, kann es notwendig sein, Faktoren zu finden wie: Wie groß ist die Sauerstoffmasse, die? reagiert, wie groß ist das Luftvolumen, wie groß ist das Volumen der Endreaktionsgase, wie viel Stickstoff war in der Luft und in den Endgasen vorhanden und so weiter gegen.
Sehen Sie sich das folgende Beispiel an und sehen Sie sich zwei Möglichkeiten an, mit denen diese Berechnungen durchgeführt werden können. Eine Möglichkeit ist die Verwendung der Dreierregel und die andere die Verwendung des angegebenen stöchiometrischen Verhältnisses (
1 (Sauerstoff) : 4 (Stickstoff) : 5 (Luft)):Beispiel:
Angenommen, ein Volumen von 40 L Methan (CH4) wurde unter Umgebungsbedingungen von Temperatur und Druck vollständig verbrannt, wobei Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2Ö). Unter Berücksichtigung einer ungefähren Luftzusammensetzung von 80% Stickstoffgas (N2) und 20 % Sauerstoffgas (O2), Antworten:
a) Wie viel Sauerstoff wird bei dieser Reaktion verbraucht?
b) Welche Luftmenge wird für die Verbrennung benötigt?
c) Wie groß ist das Gesamtvolumen der Gase am Ende der Reaktion?
Auflösung:
a) Um diese Berechnung durchzuführen, müssen wir die chemische Gleichung schreiben, die eine ausgewogene Methanverbrennung repräsentiert:
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2Ö
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
Unter Berücksichtigung einer Reaktionsausbeute von 100 % erhalten wir:
1 L CH4 2 Liter O2
40 L CH4 x
x = 40 L. 2 Liter
1 Liter
x = 80 l O2(g)
Unter diesen Bedingungen wurden 80 l Sauerstoffgas verbraucht.
b) Wenn das Sauerstoffvolumen 80 L beträgt, beträgt das Luftvolumen:
20% von O2 100% Luft
80 L O2 x
x = 80L. 100%
20%
x = 400 l Luft
Eine andere Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, bestand darin, das am Anfang des Textes gezeigte Verhältnis von Sauerstoffgas zu Luft zu verwenden, das 1:5 beträgt. Es reicht also aus, das Sauerstoffvolumen mit 5 zu multiplizieren:
80 Liter. 5 = 400 Liter Luft
c) CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2Ö
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
40 L 80 L 40 L 80 L
Aus der obigen Reaktion sehen wir, dass 40 L Kohlendioxid und 80 L Wasser erhalten wurden, was insgesamt 120 L Produkte ergibt. Aber es gibt immer noch das Stickstoffgas in der Luft, das nicht reagiert. Also müssen wir auch herausfinden, wie groß sein Volumen ist:
80% von N2 100 % Luft 80 % N2 20% von O2
x 400 L Luft oder x 80 L Luft
x = 80L. 400L x = 80 %. 80L
100% 20%
x = 320 l N2x = 320 l N2
Diese Berechnung hätte auch einfacher mit dem Verhältnis 1:4:5 erfolgen können.
1 Die2 4 N2 oder 5 Luft 4 N2
80 L x 400 L x
x = 320 Literx = 320 Liter
Addieren Sie nun einfach diesen Wert mit dem der anderen Gase, um das Gesamtvolumen der Gase am Ende der Reaktion zu ermitteln:
120 + 320 = 440L Gase
Von Jennifer Fogaça
Abschluss in Chemie
Quelle: Brasilien Schule - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/participacao-ar-nas-reacoes-quimicas.htm