الأكسجين عنصر أساسي في عملية الاحتراق. غورينيه. يتفاعل مع الوقود لتكوين ثاني أكسيد الكربون والماء والطاقة. يسمح لك تحديد كمية الأكسجين المطلوبة لحرق حجم معين من بخار البنتان بتقدير كمية الأكسجين المطلوبة لهذه العملية.
من خلال إجراء الحسابات المناسبة ، من الممكن تحديد النسب الجزيئية بين الأكسجين والبنتان. البنتان (ج5ح12) له وزن جزيئي 72 ، بينما الأكسجين (س2) له وزن جزيئي 32. هذا يعني أن 8 جزيئات أكسجين مطلوبة لحرق جزيء بنتان واحد تماما.
بناء على هذه البيانات ، يمكن إجراء عملية حسابية بسيطة. مع العلم أن 10 لترات من بخار البنتان تشكل عددا معينا من الجزيئات ، يمكنك تحويل هذه القيمة إلى جزيئات أكسجين باستخدام نسبة 8 جزيئات أكسجين لكل جزيء بنتان. وبالتالي ، يصبح حساب حجم الأكسجين المطلوب لحرق 10 لترات من بخار البنتان ممكنا.
لذلك ، لحرق 10 لترات من بخار البنتان ، ستحتاج إلى حجم أكسجين يساوي ثمانية أضعاف حجم البنتان. وبالتالي ، فإن الحجم المطلوب من الأكسجين سيكون 80 لترا.
يسمح لك حساب كمية الأكسجين المطلوبة لاحتراق الوقود بتحديد الكمية المطلوبة من الأكسجين بدقة أكبر أثناء جورينيه. هذا مهم في ضوء وسائل الحفاظ على استخدام الموارد وتعظيم الاستفادة منها ، وكذلك في سياق السلامة البيئية.
- حجم الأكسجين لحرق 10 لترات من بخار البنتان
- الخصائص الفيزيائية للبنتان
- المعادلة الكيميائية لتفاعل احتراق البنتان
- نسبة الكتلة بين البنتان والأكسجين
- حساب الحجم المطلوب من الأكسجين
- العوامل الإضافية التي تؤثر على الحساب
- الاستنتاجات
- سؤال وجواب
- كمية الأكسجين اللازمة لحرق 10 لترات من بخار البنتان?
- كم الأكسجين سوف يستغرق لحرق 10 لترا من بخار البنتان?
- كمية الأكسجين اللازمة لحرق 10 لترات من بخار البنتان?
- ما ينبغي أن يكون حجم الأكسجين لحرق 10 لترا من بخار البنتان?
حجم الأكسجين لحرق 10 لترات من بخار البنتان
مطلوب كمية معينة من الأكسجين لحرق 10 لترات من بخار البنتان. لحساب هذا الحجم ، من الضروري مراعاة الصيغة الكيميائية للبنتان وتفاعل الاحتراق.
الصيغة الكيميائية للبنتان هي ج5ح12. عندما يحترق البنتان بالأكسجين ، يحدث تفاعل:
ج5ح12 + 8ا2 → 5كو2 + 6ح2ا
يمكن أن نرى من معادلة التفاعل أن 8 مولات من الأكسجين مطلوبة للاحتراق الكامل لمول واحد من البنتان. الآن من الممكن حساب عدد مولات الأكسجين لحرق 10 لترات من البنتان.
في البداية ، تحتاج إلى تحديد عدد مولات البنتان. للقيام بذلك ، يتم استخدام معادلة تساريك:
ن = الخامس / فم
أين ن هو عدد المولات ، الخامس هو حجم المادة ، فم هو الحجم المولي (في ظل الظروف العادية يكون 22.4 لتر/مول).
منذ إعطاء حجم البنتان ، يمكن حساب عدد المولات:
ن (بنتان) = 10 لتر / 22.4 لتر / مول ≈ 0.45 مول
الآن ، مع معرفة عدد مولات البنتان ، من الممكن حساب عدد مولات الأكسجين المطلوبة لاحتراقها. للقيام بذلك ، اضرب عدد مولات البنتان في المعامل قبل الأكسجين في معادلة التفاعل:
ن (الأكسجين) = 0.45 مول س 8 = 3.6 مول
وبالتالي ، يلزم حوالي 3.6 مول من الأكسجين لحرق 10 لترات من بخار البنتان.
الخصائص الفيزيائية للبنتان
- الصيغة الكيميائية: ج5ح12
- الكتلة المولية: 72.15 جم / مول
- الكثافة: 0.626 جم / سم 3
- نقطة الغليان: 36.1 درجة مئوية
- نقطة الوميض: -40 C درجة مئوية
- نطاق درجة حرارة التشغيل: -40 C درجة مئوية إلى 250 C درجة مئوية
- اللون: سائل عديم اللون
- رائحة: رائحة حلوة مميزة
البنتان هو ألكان جزء من مجموعة الهيدروكربونات البارافينية. لديها خمس ذرات كربون واثني عشر ذرة هيدروجين. يحتوي البنتان على نقطة وميض منخفضة ، مما يجعله شديد الخطورة في ظروف درجات الحرارة المرتفعة أو وجود نار مفتوحة.
يستخدم البنتان على نطاق واسع كمذيب ، خاصة في ظروف المختبر حيث يلزم تنقية وخلط المواد المختلفة. كما أنها تستخدم على نطاق واسع في العمليات الصناعية مثل إنتاج البلاستيك والمطاط والدهانات.
| الممتلكات المادية | المعنى |
|---|---|
| الصيغة الكيميائية | 5 ح12 |
| الكتلة المولية | هي قيمة شرطية |
| الكثافة | 0.626 جم / سم 3 |
| نقطة الغليان | 36,1 C ج |
| نقطة الوميض | -40 C ج |
| نطاق درجة حرارة التشغيل | -40 C ج إلى 250 C ج |
| اللون | سائل عديم اللون |
| الرائحة | هي رائحة حلوة مميزة |
المعادلة الكيميائية لتفاعل احتراق البنتان
المعادلة الكيميائية لتفاعل احتراق البنتان هي التفاعل التالي:
| ج5ح12 + 8ا2 → 5كو2 + 6ح2ا |
في هذه المعادلة ، جزيء البنتان (ج5ح12) يتفاعل مع الأكسجين (ا2) الجزيئات لتكوين ثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون2) والماء (ح2ا) الجزيئات.
مطلوب 8 جزيئات أكسجين لحرق 1 جزيء بنتان بالكامل. وبالتالي ، فإن حرق 10 لترات من البنتان (في ظل الظروف العادية) يتطلب:
- أوجد عدد جزيئات البنتان في 10 لترات من البنتان.
- اضرب عدد جزيئات البنتان في 8 لتحديد عدد جزيئات الأكسجين.
يمكن إجراء الحسابات التفصيلية بناء على هذه المعادلة الكيميائية باستخدام الصيغ والمعادلات الكيميائية بمزيد من التفصيل ، ولكن في هذه الحالة ليست مطلوبة.
نسبة الكتلة بين البنتان والأكسجين
لتحديد نسبة الكتلة بين البنتان والأكسجين أثناء احتراق بخار البنتان ، يجب مراعاة معادلة التفاعل الكيميائي:
ج5ح12 + 😯2 5 5كو2 + 6ح2ا
يمكن أن نرى من المعادلة أنه من أجل الاحتراق الكامل لجزيء واحد من البنتان (ج5ح12) ، 8 جزيئات من الأكسجين (س2) مطلوبة لتشكيل 5 جزيئات من ثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون2) و 6 جزيئات من الماء (ح2ا).
يمكن تحديد نسبة كتلة المواد من خلال مراعاة الكتل المولية للبنتان والأكسجين:
| الصيغة | الكتلة المولية (جم / مول) | |
|---|---|---|
| البنتان | 5 ح12 | 72.15 |
| الأكسجين | س2 | 32.00 |
الآن يمكنك حساب نسبة الكتلة:
- لنحسب عدد جزيئات البنتان في 10 لترات. مع العلم أن كثافة البنتان (ج5ح12) في الظروف العادية حوالي 0.626 جم / مل ، نحصل على:
كتلة البنتان = 0.626 جم / مل * 10 لتر = 6.26 جم
- احسب عدد جزيئات الأكسجين باستخدام الحجم المولي للغاز المثالي (الخامس=22.4 لتر / مول في الظروف العادية) ، نحصل على:
عدد جزيئات الأكسجين = 10 لتر / 22.4 لتر / مول = 0.446 مول
- احسب كتلة الأكسجين باستخدام كتلته المولية:
كتلة الأكسجين = 0.446 مول * 32.00 جم / مول = 14.272 جم
- الآن يمكنك العثور على نسبة الكتلة:
نسبة الكتلة = كتلة البنتان / كتلة الأكسجين = 6.26 جم / 14.272 جم-0.44
وبالتالي ، يلزم حوالي 0.44 جم من الأكسجين لحرق 10 لترات من بخار البنتان.
حساب حجم الأكسجين المطلوب
لحساب الحجم المطلوب من الأكسجين لحرق 10 لترات من بخار البنتان ، نحتاج إلى معرفة النسبة بين حجم الأكسجين وحجم البنتان اللازم لحرق بخار البنتان تماما. يمكن معرفة هذه النسبة من معادلة التفاعل المتوازن.
المعادلة المتوازنة لتفاعل احتراق البنتان هي كما يلي:
ج5ح12 + 😯2 5 5كو2 + 6ح2ا
يمكن أن نرى من المعادلة أن 8 جزيئات أكسجين مطلوبة لحرق جزيء بنتان واحد تماما.
باستخدام المعاملات من المعادلة المتوازنة ، يمكننا حساب النسبة المولية بين البنتان والأكسجين:
- يتطلب جزيء واحد من البنتان 8 جزيئات أكسجين.
- يتطلب مول واحد من البنتان 8 مولات من الأكسجين.
الآن يمكننا استخدام النسبة المولية لحساب حجم الأكسجين:
- يشغل مول واحد من الغاز حجما يبلغ حوالي 22.4 لترا في الظروف العادية.
- تظهر الحسابات أن 8 مولات من الأكسجين مطلوبة لمول واحد من البنتان.
- لذلك ، يلزم 80 لترا من الأكسجين لحرق 10 لترات من بخار البنتان.
وبالتالي ، هناك حاجة إلى حوالي 80 لترا من الأكسجين لحرق 10 لترات من بخار البنتان.
العوامل الإضافية التي تؤثر على الحساب
لحساب كمية الأكسجين المطلوبة لحرق 10 لترات من بخار البنتان ، يجب مراعاة عدة عوامل إضافية:
- معامل القياس المتكافئ: عند حرق البنتان بالأكسجين ، يحدث تفاعل كيميائي ، لذلك من الضروري مراعاة معامل القياس المتكافئ بين البنتان والأكسجين. يوضح عدد مولات كل مادة مطلوبة للاحتراق الكامل. في هذه الحالة ، يكون المعامل المتكافئ بين البنتان (ثاني أكسيد الكربون) والأكسجين (ثاني أكسيد الكربون) هو 5:38 ، أي أن 38 جزيء أكسجين مطلوب لحرق جزيء بنتان واحد تماما.
- درجة الحرارة والضغط: تؤثر درجة حرارة وضغط البيئة التي تحدث فيها عملية الاحتراق أيضا على الحساب. في الممارسة العملية ، يتم استخدام الظروف القياسية التي تكون فيها درجة الحرارة 25 C درجة مئوية (298 كلفن) والضغط 1 جو (101325 باسكال).
- المحاسبة عن المواد الأخرى: في الظروف الحقيقية ، لا تحدث تفاعلات احتراق البنتان والأكسجين فحسب ، بل تحدث أيضا عمليات كيميائية أخرى يمكن أن تؤثر على الحساب. على سبيل المثال ، هناك شوائب في أبخرة البنتان ، وهناك تفاعلات متعددة المراحل ، وردود فعل جانبية محتملة ، وما إلى ذلك. لذلك ، يجب أن تأخذ الحسابات الدقيقة أيضا في الاعتبار الظروف المحددة وتكوين الخليط.
بشكل عام ، يمكن إجراء حساب تقريبي لحجم الأكسجين المطلوب لحرق 10 لترات من بخار البنتان مع مراعاة المعامل المتكافئ وظروف درجة الحرارة والضغط القياسية.
ومع ذلك ، للحصول على نتائج أكثر دقة ، ينبغي أن تؤخذ العوامل المذكورة أعلاه في الاعتبار.
الاستنتاجات
يمكن استخلاص الاستنتاجات التالية من التجربة:
- هناك حاجة إلى 38 لترا من الأكسجين لحرق 10 لترات من بخار البنتان;
- تفاعل احتراق البنتان طارد للحرارة ، أي يتم إطلاق الحرارة;
- المنتجات النهائية لتفاعل احتراق البنتان هي ثاني أكسيد الكربون والماء;
- يحدث حرق البنتان مع تشكيل اللهب والإفراج عن الضوء;
- الأكسجين عامل ضروري لتفاعل احتراق البنتان.
سؤال وجواب
كمية الأكسجين اللازمة لحرق 10 لترات من بخار البنتان?
يتطلب الأمر 190 لترا من الأكسجين لحرق 10 لترات من بخار البنتان.
كم الأكسجين سوف يستغرق لحرق 10 لترا من بخار البنتان?
للاحتراق الكامل لـ 10 لترات من بخار البنتان ، ستكون هناك حاجة إلى 190 لترا من الأكسجين.
كمية الأكسجين اللازمة لحرق 10 لترات من بخار البنتان?
لحرق 10 لترات من بخار البنتان ، هناك حاجة إلى 190 لترا من الأكسجين.
ما ينبغي أن يكون حجم الأكسجين لحرق 10 لترا من بخار البنتان?
لحرق 10 لترات من بخار البنتان ، يجب أن يكون حجم الأكسجين 190 لترا.