Сухе повітря має близько 78% азоту (N2), 21% газу кисню (O2) та 1% інших газів, в обсязі. Це означає, що ми маємо співвідношення 1: 4: 5 кисневого газу, азотного газу та загального повітря відповідно.
Повітря бере участь у багатьох реакціях, особливо в реакціях окислення, таких як горіння. Однак насправді єдиним компонентом повітря, який реагує, є кисень, причому азот вважається інертним. Але, хоча він не бере участі в реакції, азот є частиною повітря, що реагує, і кінцевих газів, що утворюються.
Таким чином, коли реакція відбувається за участю повітря, може знадобитися знайти такі фактори, як: яка маса кисню, яка який об’єм повітря прореагував, який об’єм кінцевих реакційних газів, скільки азоту було в повітрі та кінцевих газах тощо проти.
Дивіться приклад нижче і подивіться на два способи, за допомогою яких можна виконати ці розрахунки. Один спосіб - використовувати правило трьох, а інший - вказане стехіометричне відношення ( 1 (кисень) : 4 (азот) : 5 (повітря)):
Приклад:
Припустимо, що об'єм 40 л метану (СН
4) був повністю спалений в умовах температури і тиску навколишнього середовища, утворюючи вуглекислий газ (CO2) і води (H2О). Враховуючи приблизний склад повітря з 80% газу азоту (N2) і 20% газу кисню (O2), відповідь:а) Який об’єм споживаного в цій реакції газу кисню?
б) Який об’єм повітря необхідний для горіння?
в) Який загальний об’єм газів наприкінці реакції?
Дозвіл:
а) Для цього розрахунку нам потрібно написати хімічне рівняння, яке представляє збалансоване згоряння метану:
СН4 + 2 O2 → CO2 + 2 год2О
1 моль 2 моль 1 моль 2 моль
Враховуючи, що вихід реакції становив 100%, маємо:
Не зупиняйтесь зараз... Після реклами є ще щось;)
1 л СН4 2 л O2
40 л СН4 х
x = 40 л. 2 л
1 л
х = 80 л O2 (г)
За цих умов було витрачено 80 л кисневого газу.
б) Якщо об’єм кисню становить 80 л, об’єм повітря становитиме:
20% O2 100% повітря
80 л O2 х
х = 80 л. 100%
20%
х = 400 л повітря
Іншим способом вирішення цього питання було використання співвідношення кисневого газу до повітря, показане на початку тексту, яке становить 1: 5. Отже, досить було помножити об’єм кисню на 5:
80 л. 5 = 400 л повітря
в) СН4 + 2 O2 → CO2 + 2 год2О
1 моль 2 моль 1 моль 2 моль
40 л 80 л 40 л 80 л
З вищезазначеної реакції ми бачимо, що було отримано 40 л вуглекислого газу та 80 л води, що в цілому дає 120 л продуктів. Але в повітрі все ще присутній газ азоту, який не реагує. Отже, нам потрібно з’ясувати, яким є і його обсяг:
80% N2 100% повітря 80% N2 20% O2
x 400 л повітря або x 80 л повітря
х = 80 л. 400л x = 80 %. 80л
100% 20%
х = 320 л N2х = 320 л N2
Цей розрахунок також можна було зробити простіше, використовуючи співвідношення 1: 4: 5.
12 4 н2 або 5 повітря 4 Н2
80 L x 400 L x
х = 320 лх = 320 л
Тепер просто додайте це значення до значення інших газів, щоб дізнатись загальний об’єм газів в кінці реакції:
120 + 320 = 440 л газів
Дженніфер Фогача
Закінчив хімію
Хотіли б ви посилатися на цей текст у школі чи академічній роботі? Подивіться:
FOGAÇA, Дженніфер Роша Варгас. «Участь повітря в хімічних реакціях»; Бразильська школа. Доступно: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/participacao-ar-nas-reacoes-quimicas.htm. Доступ 28 червня 2021 року.
