5. Определим объём воздуха, необходимый для полного сгорания смеси газов при н.У.

Найдем мольные доли веществ:

Найдем объемы, которые занимают составляющие газовой смеси в резеввуаре:

Для определения объёма воздуха, необходимого для полного сгорания смеси газов при н.у. воспользуемся следующими данными:

C₂H₄+3O₂→2CO₂+2H₂O (I),

Вещества:	C2H4	O2
1.Соотношения реагирующих веществ:	1	3
2.Масса веществ при н.у., кг:	2,2·104	-
3.Количества реагирующих веществ, кмоль:		0,8·103 · 3 = 2,4·103
4.Объём реагирующих веществ при н.у., м3:	17,9·103	53,7·103

Сухой воздух содержит 21 об.% О₂. Следовательно: .

C₃H₆+4,5O₂→3CO₂+3H₂O (II),

Вещества:	C3H6	O2
1.Соотношения реагирующих веществ:	1	4,5
2.Масса веществ при н.у., кг:	2,2·104	-
3.Количества реагирующих веществ, кмоль:		0,5·103 · 4,5 = 2,3·103
4.Объём реагирующих веществ при н.у., м3:	11,2·103	50,4·103

Сухой воздух содержит 21 об.% О₂. Следовательно: .

Определяем объём воздуха, необходимый для полного сгорания смеси углеводородов:

Ответ:

6. Определим тепловые эффекты реакций сгорания углеводородов в смеси, в расчёте на 1 моль газовой смеси.

Определим тепловые эффекты реакций сгорания углеводородов (I) ,(II) и (III), в расчете на 1 моль газовой смеси. Запишем термохимические уравнения протекающих реакций:

(I) C₂H₄(г) + 3O₂(г) → 2CO₂(г) + 2H₂O(г) + Δ_rH^о_III (Дж/моль);

(II) C₃H₆(г) + 4,5O₂(г) → 3CO₂(г) + 3H₂O(г) + Δ_rH^о_II (Дж/моль)

Воспользуемся справочными данными для необходимых расчётов.

Справочные данные термодинамических функций при 298 К

Участники реакций	Δ f Н°, кДж∙моль–1	Δ f G°, кДж∙моль–1	S°, Дж∙К–1∙моль–1
C2H4(г)	52.3	68.1	219.5
C3H6 (г)	20,41	62,7	266,94
Участники реакций	Δ f Н°, кДж∙моль–1	Δ f G°, кДж∙моль–1	S°, Дж∙К–1∙моль–1
O2(г)	0	0	205,138
CO2(г)	-393,51	-394,36	213,74
H2O(г)	-241,82	-228,57	188,83

По следствию из закона Гесса, которое позволяет рассчитывать тепловые эффекты химических реакций:

Стандартная энтальпия химической реакции

равна разности стандартных энтальпий образования продуктов реакции и реагентов (с учетом стехиометрических коэффициентов):

,

где Δ _r H^о_Т – изменение энтальпии реакции (тепловой эффект реакции), ν_j, ν_i – стехиометрические коэффициенты перед формулами конечных и исходных веществ соответственно, Δ _f H^о_Т (В_j ) – стандартная энтальпия образования продуктов реакции (конечных веществ), Δ _f H^о_Т (А _i ) – стандартная энтальпия образования исходных веществ реакции.

Получаем:

Δ_rH^о_I, 298 = 2*Δ _f H^o₂₉₈(CО₂(г)) +2·Δ _f H^o₂₉₈(H₂O(г)) – (Δ _f H^o₂₉₈(C₂Н₄ (г)) + 3·Δ _f H^o₂₉₈(О₂(г))) = –393,51·2 + (–241,82)·2 – (–52.3 + 3·0) = –1322.96 (кДж/моль);

Δ_rH^о_II, 298 = 3·Δ _f H^o₂₉₈(CО₂(г)) + 3·Δ _f H^o₂₉₈(H₂O(г)) – (Δ _f H^o₂₉₈(C₃Н₆(г)) + 4,5·Δ _f H^o₂₉₈(О₂(г))) = –393,51·3 + (–241,82)·3 – (–103,85 + 4,5·0) = –1926,4 (кДж/моль).

Все реакции экзотермичны (Δ_rH^о << 0), согласно принципу Бертло-Томсена – самопроизвольны.

Принцип Бертло-Томсена:

А+ВАВ при ΔH<0

A+BC+D при ΔH<0

Учитывая, что х(C₂Н₄) = 0.6, х(C₃Н₆) = 0,4 рассчитываем тепловые эффекты реакций на 1 моль газовой смеси:

Δ_rH^о_I = Δ_rH^о_I, 298 · х(C₂Н₄) = –1322.96 ·0,6 = -793,776(кДж/моль),

Δ_rH^о_II = Δ_rH^о_II, 298 · х(C₃Н₆) –1926,4 ·0,4 = -770,56 (кДж/моль).

Ответ: Δ_rH^о_I= -793,776 (кДж/моль), Δ_rH^о_II= -770,56 (кДж/моль),