Під час процесу газифікації кам яного вугілля відбулися наступні реакції: 2С+О2=2СО та СО+3Н2-> СН4+Н2О. В результаті

Тема занятия: Реакции газификации каменного угля

Описание: В данной задаче рассматривается процесс газификации каменного угля, в результате которого происходят реакции горения и образуются новые продукты.

а) Чтобы определить объем дымового газа (СО) и водорода (Н2), которые принимают участие в реакциях, необходимо провести расчеты по заданным уравнениям реакций. Сначала используем уравнение горения каменного угля: 2С + О2 = 2СО. Из этого уравнения видно, что на каждые 2 молекулы С уходит 1 молекула О2 и образуется 2 молекулы СО.

Обратите внимание, что в задаче не указано количество веществ, с которым взаимодействуют уголь и кислород, поэтому нам придется использовать стехиометрический подход для расчета количества веществ, исходя из балансированных уравнений реакций.

Теперь проведем расчеты. Поскольку 1 м3 метана (СН4) образуется из 1 м3 угля, то имеем:

2 м3 СО образуются из 1 м3 угля.
1500 м3 метана (СН4) образовано в результате реакции, следовательно, 1500 м3 СО образовано из угля.

Таким образом:
1 м3 угля = 1500 м3 СО.

Аналогично, из реакции СО + 3Н2 -> СН4 + Н2О, видно, что на каждые 1 молекулу СО образуется 1 молекула СН4 и 1 молекула Н2. Следовательно, объем дымового газа и водорода равны 1500 м3 каждый.

б) Чтобы определить массу воды (Н2О), которая образуется в реакции, необходимо знать молярную массу воды и провести расчеты на основе объема водорода (1500 м3).

Молярная масса воды (Н2О) равна 18 г/моль.

Теперь проведем расчеты:
Объем водорода (Н2) равен 1500 м3. Зная, что 1 моль водорода взаимодействует с 1 молью СО, можем сделать вывод, что 1500 моль водорода взаимодействует с 1500 молью СО.

Так как соотношение между СО и Н2О равно 1:1, то получаем, что масса воды (Н2О), образованной в результате реакции, равна:

масса воды = молярная масса воды * количество молей водорода

масса воды = 18 г/моль * 1500 моль = 27000 г

Демонстрация: Если в задаче было бы написано, что объем метана (СН4), образованного в реакции, равен 2000 м3, то ответы были бы следующими:
а) объем дымового газа (СО) и водорода (Н2), которые участвовали в реакциях, были бы равны 2000 м3 каждый;
б) масса воды, образовавшейся в реакции, была бы равна 36000 г.

Совет: Для более полного понимания реакций газификации каменного угля, рекомендуется изучить стехиометрические вычисления в химии и ознакомиться с основными принципами балансировки химических уравнений. Помните, что объемы газов пропорциональны их молярным количествам при заданной температуре и давлении в идеальной ситуации.

Упражнение: При газификации 1 м3 каменного угля образуется 1000 м3 метана. Определите объем дымового газа (СО) и объем водорода (Н2), которые принимают участие в реакциях.