Формула как найти массу при сгорании

Силы Архимеда будут одинаковыми  так как Fa=pgV

дельтаU (внутренняя энергия) = m/M*дельтаT(изменение температуры) = 10/18*10^-3*(358-273) = 47.2*10^3 Дж

Решается эта задача с помощью уравнения теплового баланса.

I. Нахождение формулы органического вещества по массовой доле химических элементов и относительной плотности газов

---

 1. Выпишите в тетрадь основные формулы

D₂ = Mr(1)/Mr(2) 

D — относительная плотность первого газа по второму (безразмерная величина).

Например:

D(O₂) = Mr(газа)/Mr(O₂)=Mr(газа)/32;

D(H₂) = Mr(газа)/Mr(H₂)=Mr(газа)/2;

D(воздуха)=Mr(газа)/Mr(воздуха)=Mr(газа)/29

W_{элемента} =  (n * Ar (элемента) * 100%) / Mr (вещества),

где n – индекс, число атомов;

W – массовая доля элемента (%).

2. Разберите образец решения задачи

Этиловый спирт содержит 52,18% углерода:13,04% водорода: 34,78% кислорода. Плотность паров спирта по водороду 23. Определите формулу этилового спирта.

Решение:

1. Определим молекулярную массу искомого вещества:

Mr(C_xH_yO_z) = D(H₂) · Mr(H₂)=23· 2 =46

2.По формуле  n = (Wэлемента * Mr(вещества)) / Ar элемента * 100% вычислим число атомов C, H, O

n(C)=(52,18% · 46) / 12· 100% = 2

n(H)=( 13,04% · 46) /1· 100% =6

n(O)=( 34,78% · 46) / 16· 100% =1

Получаем x:y:z =2:6:1, следовательно, вещество C₂H₆O

Проверка, Mr(C₂H₆O)= 46

II. Нахождение формулы органического вещества по массовой доле химических элементов и плотности вещества при нормальных условиях

---

1. Выпишите в тетрадь основные формулы

M = ρ * V_m

где V_m =22,4 л/моль (при н.у.); 

M – молярная масса вещества (г/моль);

ρ = m/V (плотность)

W_{элемента} =  (n * Ar (элемента) * 100%) / Mr (вещества),

где n – индекс, число атомов;

W – массовая доля элемента (%)

2. Разберите образец решения задачи

Углеводород содержит 81,82% углерода. Масса 1 л этого углеводорода (н.у.) составляет 1,964 г. Найдите молекулярную формулу этого углеводорода.

Решение:

1. Определим молярную массу искомого вещества:

ρ = m/V, следовательно М(С_хН_у) = ρ· V_m = 1,964 г/л · 22,4 л/моль = 44

2. По формуле: n = (Wэлемента * Mr(вещества)) / Ar элемента * 100%

вычислим число атомов C, H.

Здесь Мr=M

n(C)=(81,82% · 44) / (12 · 100%) = 3

n(H)=(18,18% · 44) / (1· 100%) = 8

Получаем x:y =3 : 8, следовательно, вещество C₃H₈    

Проверка, Mr(C₃H₈)= 44

III. Определение формулы по продуктам сгорания

---

Разберите образец решения задачи

При сгорании 10,5 г органического вещества получили 16,8 л углекислого газа (н.у.)  и 13,5 г воды. Плотность этого вещества при н.у. равна 1,875 г/л. Определите молекулярную формулу вещества.

Решение:

1. Находим молярную массу вещества и его количество вещества:

Если в условии задачи дана относительная плотность органического вещества, то его молекулярную массу определяем согласно формулам:

D(O₂) = Mr(газа)/Mr(O₂)=Mr(газа)/32;

D(H₂) = Mr(газа)/Mr(H₂)=Mr(газа)/2;

D(воздуха)=Mr(газа)/Mr(воздуха)=Mr(газа)/29.

M(вещества)  = ρ· V_m = 1.875 г/л · 22,4 л/моль = 42 г/моль

υ(вещества ) = m / M = 10,5 г / 42 г/моль = 0,25 моль

2. Найдём количества вещества C, H по формулам:

υ =  V/V_m или  υ = m/M

υ(C) = υ(CO₂)= V/V_m =16,8 л/22,4 л/моль=0,75 моль

υ(H) = 2 · υ(H₂O) = 2 · m/M = (2 · 13,5 г)/18 г/моль = 1,5 моль

3. Определим наличие кислорода в формуле вещества:

m(C) = υ(C) · M(C) = 0,75 моль · 12 г/моль = 9 г

m(H) = υ(H) · M(H) = 1,5 моль · 1 г/моль = 1,5 г

m(O) = m(вещества) – (m(C) + m(H)) = 10.5 г – (9 г + 1,5 г) = 0 г, следовательно кислород отсутствует и это углеводород — C_xH_y

4. Находим формулу

υ(C_xH_y) : υ(С) : υ(Н) = 0,25 : 0,75 : 1,5 = 1 : 3 : 6    

(здесь к целым числам пришли путём деления всех чисел на меньшее из них, т.е. на 0,25)

Следовательно, 1 моль вещества содержит 3 моль углерода и 6 моль водорода, таким образом, искомая формула С₃Н₆.

IV. Решите задачи

---

Задача №1. В углеводороде массовая доля углерода равна 84%. Относительная плотность паров углеводорода по воздуху равна 3,45. Определите формулу углеводорода. 

Задача №2. Массовая доля углерода в углеводороде составляет 83,33%. Плотность паров углеводорода по водороду равна 36. Определите формулу.

Задача №3. Массовая доля углерода в углеводороде составляет 85,7%. Плотность паров углеводорода по воздуху равна 1,931. Определите формулу. 

Задача №4. Углеводород содержит  16,28% водорода. Плотность этого вещества при нормальных условиях 3,839 г/л. Найдите молекулярную формулу этого углеводорода. 

Задача №5. Углеводород содержит 82,76% углерода. Масса 1 л этого углеводорода (н.у.) составляет 2.589 г. Найдите молекулярную формулу этого углеводорода. 

Задача №6. При сгорании вещества массой 4,25 г образовались оксид углерода (IV)  массой 13,2 г и вода массой 5,85 г. Относительная плотность паров этого вещества по воздуху равна 5,862. Определите формулу вещества.

Примеры

Пример 1. определить
теоретическую массу и объём воздуха,
необходимого для сгорания 1 м³
метана при нормальных условиях.

Решение.

Горючее вещество
является индивидуальным химическим
соединением, поэтому для расчёта его
объёма надо пользоваться формулой
(1.1.3,а), запишем уравнение химической
реакции горения СН₄
в воздухе

_.

Из уравнения
находим
тогда

м³/м³
или кмоль/кмоль

По формуле (1.1.15) с
учётом уравнения (1.1.16) рассчитаем массу
воздуха

кг/м³.

Пример 2. Определить
теоретический объём воздуха, необходимого
для горения 1 кг бензола.

Решение.

Горючее –
индивидуальное химическое соединение,
поэтому для расчёта по формуле (1.1.3,б)
запишем уравнение химической реакции
горения

найдём
.

Молекулярная масса
бензола
.

Объём 1 кмоля газа
при нормальных условиях составляет
22,4 м³

м³/кг.

Пример 3. Определить
объём и массу воздуха, необходимого для
горения 1 кг органической массы состава
С – 60%, Н – 5%, О – 25%, N
– 5%, W
– 5%(влажность), если коэффициент избытка
воздуха
;
температура воздуха 305 К, давление 99500
Па.

Решение.

Так как горючее
вещество сложного состава, то теоретическое
количество воздуха при нормальных
условиях определим по формуле (1.1.4)

м³/кг.

Из формулы (1.1.7)
рассчитаем практическое количество
воздуха при нормальных условиях

м³/кг.

Находи количество
воздуха, пошедшего на горение веществ
при заданных условиях горения. Используя
формулу (1.1.6), получим

м³/кг,

кг/кг.

Пример 4. Определить
объём воздуха, необходимого для горения
5 м смеси газов, состоящих из 20% — СН₄;
40% — С₂Н₂;
10% — СО; 5% — N₂
и 25% — O₂,
если коэффициент избытка воздуха 1,8.

Решение.

Горючее-смесь
газов, поэтому для расчёта объёма
воздуха, пошедшего на горение, воспользуемся
формулой (1.1.5). Для определения
стехиометрических коэффициентов при
кислороде
запишем уравнение реакций горения
горючих компонентов в кислороде

тогда

м³/м³.

Для горения 5 м³
газовой смеси необходимый теоретический
объём воздуха составит
м³.
Практическое количество воздуха:

м³.

Пример 5. Определить
коэффициент избытка воздуха при горении
уксусной кислоты, если на горение 1 кг
поступило 3 м³
воздуха.

Решение.

Для определения
коэффициента избытка воздуха по формуле
(1.1.7) необходимо рассчитать его
теоретическое количество. Молекулярная
масса уксусной кислоты 60.

м³/кг.

Тогда коэффициент
избытка воздуха по формуле (1.1.7) равен

Горение протекало
при недостатке воздуха.

Пример 6. Определить
объём воздуха, пошедшего на окисление
1 м³
аммиака, если в продуктах горения
содержание кислорода составило 18%.

Решение. Определяем
теоретическое количество воздуха,
необходимого для горения 1 м³
аммиака:

тогда

м³/м³.

Для определения
коэффициента избытка воздуха необходимо
рассчитать теоретическое количество
продуктов горения 1 м³
аммиака

м³/м³.

Коэффициент
избытка воздуха

Объём воздуха,
участвующего в процессе горения 1 м³
аммиака, определим из формулы (1.1.7)

м³/м³.

Пример 7. Определить
объём окислительной среды, состоящей
из 60% О₂
и 40% N₂,
необходимый для горения 1 кг изоприлового
спирта, если её температура равна 295 К,
давление 62,0 кПа.

Решение.

Так как окислительная
среда отличается по составу от воздуха,
определим по формуле (1.1.1) объёмное
соотношение кислорода и азота 40:60=0,67.

Уравнение реакции
горения изоприлового спирта

Теоретический
объём окислительной среды при нормальных
условиях рассчитаем по формуле (1.1.3,б).
Молекулярная масса горючего равна 60,

м³/кг.

Объём окислительной
среды при заданных условиях горения
определим из формулы (1.1.6)

м³/кг.

Пример 8. Определить
массу динитротолуола, сгоревшего в
герметичном объёме 100м³,
если содержание кислорода в продуктах
горения составило 12%.

Решение.

Так как в продуктах
горения содержится кислород, то горение
протекало в избытке воздуха, коэффициент
избытка определим по формуле(1.1.10).

.

Молекулярная масса
горючего равна 183. Теоретический объём
воздуха

м³/кг.

Теоретический
объём продуктов горения (формула 1.1.15)

м³/кг,

.

Практический объём
воздуха, пошедший на горение

м³/кг.

Тогда массу
сгоревшего динитротолуола М_г
определим из соотношения

м³—
полный объём помещения

кг.

Задание на
самостоятельную работу

Задача 1: Рассчитать
теоретически необходимое количество
воздуха для сгорания m кг вещества при
Т= … и Р= … . (жидкость)

Вариант	Вещество	m, кг	Т,оС	Р, мм рт.ст.
1	Амилбензол	3	-20	780
2	Н-Амиловый спирт	5	20	760
3	Анизол	7	-15	778
4	Анилин	15	15	762
5	Бутилацетат	20	-10	776
6	Бутиловый спирт	10	10	764
7	Бензол	2	-5	774
8	Диэтиловый эфир	4	5	768
9	Ксилол	6	-18	772
10	Уайт-спирит	8	18	770
11	Этиленгликоль	9	-16	740
12	Трет-Амиловый спирт	11	16	758
13	Гексан	12	-14	742
14	Метиловый спирт	13	14	756
15	Толуол	14	-12	744
16	Стирол	16	12	754
17	Пентан	19	-8	746
18	Этанол	17	8	752
19	Амилметилкетон	18	-6	748
20	Бутилбензол	22	6	750
21	Бутилвиниловый эфир	24	-4	769
22	Ацетон	1	4	779
23	Этиловый спирт	21	-2	749
24	Гептан	25	2	761
25	Октан	28	-25	765
26	Гексан	1,5	19	759
27	Бутиловый спирт	8	-6	757
28	Анилин	4,6	21	769
29	Бензол	9	-11	770
30	Ксилол	2	13	754

Задача 2: Рассчитать
теоретически необходимое количество
воздуха для сгорания V м³горючего
газа

Вариант	Горючий газ	V, м3
1	Ацетилен	25
2	Метан	5
3	Окись углерода	15
4	Этан	7
5	Водород	10
6	Пропан	8
7	Сероводород	3
8	Бутан	27
9	Ацетилен	4
10	Метан	26
11	Окись углерода	6
12	Этан	24
13	Водород	9
14	Пропан	23
15	Сероводород	11
16	Бутан	22
17	Метан	12
18	Этан	21
19	Пропан	13
20	Бутан	20
21	Окись углерода	10
22	Ацетилен	30
23	Водород	14
24	Метан	16
25	Ацетилен	3
26	Метан	6
27	Окись углерода	4
28	Этан	5
29	Водород	2
30	Пропан	1,5

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Задачи на сгорание топлива с решениями

Формулы, используемые на уроках «Задачи на сгорание топлива».

Название величины	Обозначение	Единица измерения	Формула
Масса	m	кг	m = Q / q
Удельная теплота сгорания	q	Дж/кг	q = Q / m
Количество теплоты	Q	Дж	Q = q•m

1 кДж = 10³ Дж;    1 МДж = 10⁶ Дж;    1т= 1000 кг;    1г = 0,001 кг

---

---

---

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

---

Задача № 1.
 Сколько энергии выделится при сгорании 30 кг каменного угля?

---

Задача № 2.
 Определите массу сгоревшего древесного угля, если при его сгорании выделилось 5,1 • 10⁸ Дж энергии.

---

Задача № 3.
 Какова удельная теплота сгорания торфа, если при сгорании 15 кг торфа выделяется 2,1 • 10⁸ Дж энергии?

---

Задача № 4.
 Сколько теплоты выделится при полном сгорании сухих березовых дров объемом 5 м³?

---

Задача № 5.
 Какое количество теплоты выделится при полном сгорании пороха массой 25 г; торфа массой 0,5 т; каменного угля массой 1,5 т?

---

Задача № 6.
 Сколько теплоты выделится при полном сгорании керосина объемом 0,25м³; спирта объемом 0,00005 м³; бензина объемом 25 л; нефти объемом 250 л?

---

Задача № 7.
 Смешали бензин объемом 1,5 л и спирт объемом 0,5 л. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании этого топлива?

---

Задача № 8.
 В топке котла парового двигателя сожгли торф массой 20 т. Какой массой каменного угля можно было бы заменить сгоревший торф? (Удельную теплоту сгорания торфа принять равной 1,5 • 10⁷ Дж/кг.)

---

Задача № 9.
 Сколько спирта надо сжечь, чтобы изменить температуру воды массой 2 кг от 14 до 50 °С, если вся теплота, выделенная при горении спирта, пойдет на нагревание воды? 

---

Задача № 10.
На сколько изменится температура воды, масса которой 22 кг, если ей передать всю энергию, выделившуюся при сгорании керосина, масса которого равна 10 г?

---

Задача № 11.
   ЕГЭ

На спиртовке нагрели воду массой m = 400 г. Температура её повысилась от t₁ = 16 °С до t₂ = 71 °С. При этом сожгли m_с = 10 г спирта. Найти коэффициент полезного действия (КПД) установки. Удельная теплота сгорания спирта q = 2,7 • 107 Дж/кг.

---

Краткая теория для решения Задачи на сгорание топлива.

---

Это конспект по теме «Задачи на сгорание топлива». Выберите дальнейшие действия:

• Перейти к теме: ЗАДАЧИ на плавление и отвердевание
• Посмотреть конспект по теме Тепловые машины. Удельная теплота сгорания топлива
• Вернуться к списку конспектов по Физике.
• Проверить свои знания по Физике.

                                   
1 СПОСОБ.

1.Mr(C_xH_y)=2×D(H₂)=2×39=78г/моль

2.Определяем массу углерода по оксиду углерода(IV).

М(СО₂)=44г/моль,   m(CO₂)=44г

В 44г(СО₂) содержится 12г(С),

а в 4,4г(СО₂)— х г (С)       х=4,4×12/44=1,2г(С)

Определяем массу водорода по воде.

М(Н₂О)=18г/моль,  m(H₂O)=18г.

В 18г (Н₂О)—2г(Н),

а в 0,9г (Н₂О)—х г(Н)       х=0,9×2/18=0,1г(Н).

3. Определяем, есть ли в веществе кислород m(C)+m(Н)=1,2г+0,1г=1,3г.
Значит, кислорода нет.

4. Определяем отношение атомов углерода и водорода

х:у=1,2/12:0,1/1=0,1:0,1=1:1

Простейшая формула СН, но т.к.  Мr(в-ва)=78, то составляем уравнение 
12n+1n=78      13n=78   n=6

Тогда истинная формула вещества С₆Н₆.

      Ответ: С₆Н₆

                        
2 СПОСОБ.

1.Mr(C_xH_y)=2×D(H₂)=2×39=78г/моль

2.Массу углерода
определяют по массе оксида углерода(IV),а массу водорода –по массе воды.

Для этого
определяем количество вещества оксида углерода(IV) и количество вещества
воды, а по ним υ(С) и υ(Н);

  а)М(СО₂)=44г/моль

    М(Н₂О)=18г/моль               
υ=m/M        

    υ(C)=υ(CО₂)=4,4/44г/моль=0,1моль

  
υ(Н)=2υ(Н₂О)=2х0,9г/18г/моль=0,1моль

б)Определяем  массы
углерода и водорода:  m=Mυ

m(C)=12×0,1=1,2(г)

m(Н)=1×0,1=0,1(г)

3. Определяем, есть
ли в веществе кислород:  m(C)+m(Н)=1,2+0,1=1,3г  значит, кислорода нет.

4.Находим
соотношение атомов углерода и водорода. υ(С):υ(Н)=0,1:0,1=1:1.  Простейшая формула вещества 
СН.

5. Определяем
истинную формулу вещества:

Мr(в-ва)=78, то составляем уравнение  12n+1n=78     
13n=78   n=6                Ответ: С₆Н₆