Suche powietrze ma około 78% gazowy azot (N2), 21% gazowy tlen (O2) i 1% innych gazów, w objętości. Oznacza to, że mamy stosunek 1: 4: 5 odpowiednio tlenu gazowego, gazowego azotu i całkowitego powietrza.
Powietrze bierze udział w wielu reakcjach, zwłaszcza reakcjach utleniania, takich jak spalanie. W rzeczywistości jednak jedynym składnikiem powietrza, który reaguje, jest tlen, przy czym azot uważany jest za obojętny. Ale chociaż nie bierze udziału w reakcji, azot jest częścią reagującego powietrza i wytwarzanych gazów końcowych.
Tak więc, gdy reakcja zachodzi z udziałem powietrza, może być konieczne znalezienie takich czynników, jak: jaka jest masa tlenu przereagował, jaka jest objętość powietrza, jaka jest objętość końcowych gazów reakcyjnych, ile azotu było w powietrzu i w końcowych gazach i tak dalej przeciwko.
Zobacz poniższy przykład i spójrz na dwa sposoby, które można wykorzystać do wykonania tych obliczeń. Jeden sposób to zastosowanie reguły trzech, a drugi to użycie podanego stosunku stechiometrycznego ( 1 (tlen) : 4 (azot) : 5 (powietrze)):
Przykład:
Załóżmy, że objętość 40 l metanu (CH4) został całkowicie spalony, w warunkach temperatury i ciśnienia otoczenia, wytwarzając dwutlenek węgla (CO2) i wody (H2O). Biorąc pod uwagę przybliżony skład powietrza 80% gazowego azotu (N2) i 20% gazowego tlenu (O2), odpowiedź:
a) Jaka jest objętość tlenu zużytego w tej reakcji?
b) Jaka jest objętość powietrza potrzebnego do spalania?
c) Jaka jest całkowita objętość gazów pod koniec reakcji?
Rozkład:
a) Aby wykonać te obliczenia, musimy napisać równanie chemiczne, które przedstawia zrównoważone spalanie metanu:
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 godz2O
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
Biorąc pod uwagę, że wydajność reakcji wyniosła 100%, mamy:
1 litr CH4 2 litry O2
40 litrów CH4 x
x = 40 litrów. 2 litry
1 litra
x = 80 l O2(g)
W tych warunkach zużyto 80 l gazowego tlenu.
b) Jeżeli objętość tlenu wynosi 80 l, objętość powietrza będzie wynosić:
20% O2 100% powietrza
80 l O2 x
x = 80 litrów 100%
20%
x = 400 l powietrza
Innym sposobem rozwiązania tego problemu było wykorzystanie podanego na początku tekstu stosunku tlenu do powietrza, który wynosi 1:5. Wystarczyło więc pomnożyć ilość tlenu przez 5:
80 litrów. 5 = 400 l powietrza
c) CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 godz2O
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
40 litrów 80 litrów 40 litrów 80 litrów
Z powyższej reakcji widzimy, że uzyskano 40 l dwutlenku węgla i 80 l wody, co daje łącznie 120 l produktów. Ale w powietrzu nadal znajduje się gazowy azot, który nie reaguje. Musimy więc również dowiedzieć się, jaka jest jego objętość:
80% N2 100% powietrze 80% N2 20% O2
x 400 l powietrza lub x 80 l powietrza
x = 80 litrów 400L x = 80 %. 80L
100% 20%
x = 320 l N2x = 320 l N2
Te obliczenia można było również wykonać w prostszy sposób, stosując stosunek 1:4:5.
12 4 N2 lub 5 powietrza 4 N2
80 l x 400 l x
x = 320 Lx = 320 L
Teraz wystarczy dodać tę wartość do wartości innych gazów, aby poznać całkowitą objętość gazów na końcu reakcji:
120 + 320 = 440L gazów
Jennifer Fogaça
Absolwent chemii
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/participacao-ar-nas-reacoes-quimicas.htm
