При спалюванні етану, одного з основних компонентів природного газу, утворюється не тільки енергія, але і різні продукти згоряння, такі, як оксид вуглецю (CO) і оксид вуглецю II (CO2).
Розрахунок обсягу оксиду вуглецю, що утворюється при спалюванні заданого обсягу етану, здійснюється на основі співвідношення кожного атома вуглецю з атомом кисню в реакції згоряння. Для цього потрібні знання хімічної формули етану (C2H6) та рівняння реакції згоряння цієї речовини:
C2H6 + O2 → CO2 + H2O
Виходячи з даного рівняння, видно, що дві молекули етану спалюються з окислювачем киснем з повітря, утворюючи молекули CO2 і H2O.
Щоб розрахувати об'єм оксиду вуглецю, його необхідно виділити із загальної кількості продуктів згоряння, тобто відняти кількість утвореного CO2 від загальної кількості продуктів згоряння. Це дозволить визначити, скільки кубічних метрів оксиду вуглецю утворюється при спалюванні заданого обсягу етану.
Що таке оксид вуглецю та Етан?
Чадний газ (CO) утворюється при неповному згорянні органічних речовин, таких як Етан. Він безбарвний, трохи розчинний у воді і має характерний запах. Чадний газ є отруйною речовиною і є основною складовою відходів від спалювання палива і вихлопних газів автомобілів.
Етан - це насичений вуглеводень, який складається з двох атомів вуглецю і шести атомів водню. Етан є одним з основних компонентів природного газу і використовується в промисловості, енергетиці та як спалюване паливо.
При спалюванні етану, оксид вуглецю утворюється в результаті окислення вуглецю в присутності кисню. Об'єм оксиду вуглецю (CO), що утворюється при спалюванні етану, може бути розрахований відповідно до стехіометричних пропорцій хімічної реакції та фізичних параметрів згоряння.
Спалення Етана
Розрахунок обсягу оксиду вуглецю (зі2), що утворюється при повному згорянні етану, здійснюється на основі балансування хімічного рівняння реакції:
Згідно з цим рівнянням, кожна молекула етану вступає в реакцію з 7 молекулами кисню і утворює 4 молекули вуглекислого газу і 6 молекул води. Величину обсягу зі2 можна визначити, помноживши кількість молекул етану на відповідний коефіцієнт у хімічному рівнянні, а потім помноживши на мольний об'єм газу при заданій температурі та тиску.
Мольні обсяги газів при стандартних умовах (273,15 до і 101,3 кПа) наступні:
- Вуглекислий газ (зі2): VCO2 = 22,4 л/моль
- Кисень (О2): VO2 = 22,4 л/моль
- Етан (З2H6): VC2H6 = 22,4 л/моль
- Вода (Н2О): VH2O = 22,4 л/моль
Таким чином, при спалюванні 1 моль етану утворюється 4 моля вуглекислого газу (з2), а це відповідає обсягу 4 * 22,4 л = 89,6 л.
При розрахунку обсягу зі2, що утворюється при спалюванні певної кількості етану, необхідно враховувати кількість молей етану або правильні пропорції речовин в реакції.
Процес спалювання
Реакція спалювання етану виглядає наступним чином:
В результаті цієї реакції утворюється 4 молекули оксиду вуглецю (CO2) на кожну молекулу спалюваного етану (C2H6). Оксид вуглецю є газоподібним речовиною при нормальних умовах і займає певний обсяг.
Для розрахунку обсягу оксиду вуглецю, що утворюється при спалюванні етану, необхідно враховувати умови реакції і закон збереження маси. В результаті спалювання кожної молекули етану утворюється по 4 молекули CO2. Один моль CO2 має обсяг близько 22,4 літра при стандартних умовах.
Таким чином, об'єм оксиду вуглецю, що утворюється при спалюванні етану, можна розрахувати за формулою:
Обсяг CO2 = (4 * мольний об'єм CO2) / (мольний об'єм етану)
Для даної реакції, обсяг CO2 буде дорівнює:
Обсяг CO2 = (4 * 22,4 л) / 1 л = 89,6 л
Таким чином, при спалюванні етану утворюється приблизно 89,6 літрів оксиду вуглецю.
Розрахунок обсягу оксиду вуглецю
Оксид вуглецю (CO) утворюється при спалюванні етану (C2H6) в атмосфері з нестачею кисню. Для розрахунку обсягу оксиду вуглецю, необхідно враховувати хімічну реакцію спалювання етану і стехіометричні коефіцієнти.
Хімічне рівняння спалювання етану:
Стехіометричні коефіцієнти в цьому рівнянні показують, що одна молекула етану спалюється з двома молекулами кисню, утворюючи одну молекулу вуглекислого газу (CO2) і одну молекулу оксиду вуглецю (CO). Таким чином, об'єм оксиду вуглецю буде залежати від обсягу спалюваного етану.
Для розрахунку обсягу оксиду вуглецю необхідно знати обсяг етану, який буде спалюватися. Скажімо, у нас є 1 кубічний метр етану (C2H6). Тоді, виходячи зі стехіометричних коефіцієнтів, ми можемо обчислити об'єм оксиду вуглецю:
Об'єм оксиду вуглецю = (1 кубічний метр етану) * (1 молекула CO / 1 молекула C2H6) = 1 кубічний метр оксиду вуглецю
Таким чином, при спалюванні 1 кубічного метра етану утворюється 1 кубічний метр оксиду вуглецю.
Формула
Для розрахунку об'єму оксиду вуглецю (CO) при спалюванні етану (C2H6) використовується хімічна реакція:
З рівняння реакції видно, що 1 молекула етану (C2H6) при згорянні утворює 2 молекули оксиду вуглецю (CO). При цьому, обсяг газів пропорційний кількості молекул.
Об'єм реагентів можна розрахувати за допомогою рівняння стану ідеального газу:
де V-обсяг газу, n-кількість речовини (в молях), R - універсальна газова постійна, t - температура газу (в Кельвінах), P - тиск газу (в Па).
Таким чином, для розрахунку об'єму оксиду вуглецю (CO) необхідно знати кількість етану (C2H6) в реакції і провести підстановку значень в формулу. Значення температури і тиску також повинні бути відомі для точного розрахунку обсягу газу.