Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Физические и химические свойства природного газа

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Природный газ – это смесь газов (органической и неорганической природы), образовавшихся в недрах Земли при анаэробном разложении органических веществ. Полезное ископаемое.

Значительная составляющая природного газа – метан (70 — 98%), затем идут этан, пропан и бутан; среди газов неорганической природы в состав природного газа могут входить моно- и диоксид углерода, азот, инертные газы, водород, сероводород. Химический состав природного газа (объемное содержание каждого из газов) может меняться в зависимости от месторождения.

Химические свойства природного газа

Поскольку природный газ представляет собой смесь газов, то невозможно указать, какие химические свойства для него характерны, т.к. для каждого вещества, входящего в его состав характерны свои, особые химические свойства. Однако, можно сказать, что для природного газа характерно горение, причем из всех веществ, входящих в состав природного газа на воздухе сгорают только углеводороды (метан, этан и т.д.) и монооксид углерода. Продукты реакции горения природного газа:

CH4 + 2O2 = CO2 +2H2O;

2C2H6 + 7O2 = 4CO2 + 6H2O;

2C3Н8 + 10O2 = 6CO2 + 8H2O;

2CO + O2 = 2CO2.

Физические свойства природного газа

Природный газ при нахождении в недра Земли может находится в газообразном состоянии (газовые залежи), в виде газовой «шапки» нефтегазовых месторождений, в растворенном виде в нефти или в воде. Чистый природный газ не обладает запахом и цветом. Температура возгорания природного газа 650^{\circ}С. Природный газ в 1,8 газ легче воздуха.

Получение природного газа

Природный газ добывают из недр Земли с помощью скважин. Газ выходит из недр вследствие того, что в пласте находится под давлением, многократно превышающем атмосферное . Таким образом, движущей силой является разность давлений в пласте и системе сбора.

Применение природного газа

Основное направление использования природного газа — в качестве горючего для отопления жилых домов, подогрева воды и приготовления пищи; в качестве топливо для машин, котельных, ТЭЦ и др. Также, природный газ используют в химической промышленности (сырьё для получения различных органических веществ).

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1
Задание природный газ одного из месторождений содержит 85% метана, 6% этана, 3% оксида углерода (II), 4,5% углекислого газа, 1,5% азота и инертных газов по объему. Какой объем воздуха потребуется для сжигания 1м3 этого газа. Объемная доля кислорода в воздухе – 21%.
Решение Сжигание природного газа на воздухе происходит из-за окислительной способности кислорода, входящего в его состав. Среди газов, входящих в состав природного газа реакции горения подвергаются только углеводороды и оксид углерода (II). Запишем уравнения реакций горения этих газов в кислороде.

CH4 + 2O2 = CO2 +2H2O (1);

2C2H6 + 7O2 = 4CO2 + 6H2O (2);

2CO + O2 = 2CO2 (3).

Найдем объемы сгорающих газов, зная их объемные доли (см. условие задачи):

V(CH4) = Vgas×φ (CH4)/100%;

V(CH4) = 1000×0,85 = 850 л;

V(C2H6) = Vgas×φ (C2H6)/100%;

V(C2H6) = 1000×0,06 = 60 л;

V(CО) = Vgas×φ (CО)/100%;

V(CО) = 1000×0,03 = 30 л.

По 1 уравнению n(CH4) : n(O2) = 1:2, следовательно, n(O2) = 2× n(CH4) = 2× 850 /22,4 = 76 моль. Тогда объем кислорода, необходимый для сжигания 850 л метана:

V(O2)1 = 76×22,4 = 1702 л.

По 2 уравнению n(C2H6) : n(O2) = 2:7, следовательно, n(O2) = 7/2× n(C2H6) = 7/2× 60 /22,4 = 9,4 моль. Тогда объем кислорода, необходимый для сжигания 850 л метана:

V(O2)2 = 9,4×22,4 = 210,6 л.

По 3 уравнению n(CО) : n(O2) = 2:1, следовательно, n(O2) = 1/2× n(CО) = 1/2× 30 /22,4 = 0,7 моль. Тогда объем кислорода, необходимый для сжигания 850 л метана:

V(O2)3 = 0,7×22,4 = 15,7 л.

Суммарный объем кислорода, затраченный на сжигание природного газа составит:

Vsum = V(O2)1 + V(O2)2 + V(O2)3 = 1702 + 210,6 + 15,7 = 1928,3 л.

Т.к. объемная доля кислорода в воздухе 21%, то объем воздуха, необходимый для сжигания природного газа:

V = V(O2)sum / 0,21 = 1928,3 / 0,21 = 9182 л = 0,9182 м3.

Ответ Объем воздуха – 0,9182 м ^{3}.
ПРИМЕР 2
Задание природный газ одного из месторождений содержит 92% метана, 4% этана, 7% пропана, 2% углекислого газа и 1% азота. Какой объем кислорода потребуется для сжигания 200л этого газа.
Решение Среди газов, входящих в состав природного газа реакции горения в кислороде подвергаются только углеводороды. Запишем уравнения реакций горения этих газов в кислороде.

CH4 + 2O2 = CO2 +2H2O (1);

2C2H6 + 7O2 = 4CO2 + 6H2O (2);

2C3Н8 + 10O2 = 6CO2 + 8H2O (3).

Найдем объемы сгорающих газов, зная их объемные доли (см. условие задачи):

V(CH4) = Vgas×φ (CH4)/100%;

V(CH4) = 200×0,92 = 184 л;

V(C2H6) = Vgas×φ (C2H6)/100%;

V(C2H6) = 200×0,04 = 8 л;

V(C3Н8) = Vgas×φ (C3Н8)/100%;

V(C3Н8) = 200×0,01 = 2 л.

По 1 уравнению n(CH4) : n(O2) = 1:2, следовательно, n(O2) = 2× n(CH4) = 2× 184 /22,4 = 16 моль. Тогда объем кислорода, необходимый для сжигания 850 л метана:

V(O2)1 = 16×22,4 = 358,4 л.

По 2 уравнению n(C2H6) : n(O2) = 2:7, следовательно, n(O2) = 7/2× n(C2H6) = 7/2× 8 /22,4 = 1,25 моль. Тогда объем кислорода, необходимый для сжигания 850 л метана:

V(O2)2 = 1,25×22,4 = 28 л.

По 3 уравнению n(C3Н8) : n(O2) = 2:10, следовательно, n(O2) = 5× n(C3Н8) = 5× 2 /22,4 = 0,4 моль. Тогда объем кислорода, необходимый для сжигания 850 л метана:

V(O2)3 = 0,4×22,4 = 8,96 л.

Суммарный объем кислорода, затраченный на сжигание природного газа составит:

Vsum = V(O2)1 + V(O2)2 + V(O2)3 = 358,4 + 28 + 8,96 = 395,36 л.

Ответ Объем кислорода — 395,36 л.