Расчет стехиометрического состава химического топлива и кислородного баланса окислителя

Задача 33.
Рассчитать стехиометрический состав химического топлива в процентах, в мольных долях, в эквивалентных (массовых) долях.
Решение: 
Топливная смесь состоит из 1 моль ацетилена и 2 моль азотной кислоты, где ацетилен — горючий компонент, а азотная кислота — окислитель. 
n(C₂H₂) = 2n(HNO₃).
Процентный состав топливной смеси (а):
a(C₂H₂)% = M(C₂H₂)/[MC₂H₂) + 2M(HNO₃) ^. 100] = 26/(26 + 2 ^. 63) ^. 100 = 17,1%;
a(HNO₃)%= 2M(HNO₃)/[M(C₂H₂) + 2M(HNO₃) ^. 100] = (2 ^. 63)/(26 + 2 ^. 63) . 100 = 82,9%.
    где M(C₂H₂) = 26 г/моль (Молярная масса ацетилена);
        M(HNO₃) = 63 г/моль (Молярная масса азотной кислоты).

Мольные доли компонентов (Х):
X(C₂H₂) = n(C₂H₂)/[n(C₂H₂) + 2n(HNO₃) = 1/(1 + 2) = 0,33;
X(O₂) = 2n(HNO₃)/[n(C₂H₂) + 2n(HNO₃₎] = 2/(1 + 2) = 0,66.
где n(C₂H₂) – количество моль ацетилена;
2n(HNO₃) – количество моль азотной кислоты.

Массовые доли элементов (g):
gc = A(C) ^. 2/[M(C₂H₂) + 2M(HNO₃)] = 24/(26 + 2 ^. 63) = 0,15;
gH = A(H) ^. 2/[M(C₂H₂) + 2M(HNO₃)] = 2/(26 + 2 ^. 63) = 0,013;
gо = A(O) ^. (2 ^. 3)/[M(C₂H₂) + 2M(HNO₃)] = (16 ^. 6)/(26 + 2 ^. 3) = 0,63;
gN = A(N) ^. 2/[MC₂H₂) + 2M(HNO₃)] = (14 ^. 2)/(26 + 2 ^. 63) = 0,18.

Определение кислородного баланса окислителя

Задача 34.
Определить кислородный баланс окислителя. Топливо состоит из ацетилена и азотной кислоты.
Решение:
Горение топливной смеси, состоящей из ацетилена C₂H₂ и кислорода в качестве НNO₃ (ж), протекает по уравнению:

Видео:Уравнивание реакций горения углеводородовСкачать

C₂H₂ + xHNO₃ → 2CO₂ + (1 + x/2)H₂O + (x/2)N₂

Принимаем за x — число молей кислорода, израсходованного на окисление одного моля ацетилена; ставим коэффициент перед молекулой углекислого газа; стехиометрические коэффициенты перед молекулами воды ставятся с учетом содержания атомов водорода в молекуле ацетилена.
Для расчета коэффициента x необходимо составить уравнение баланса кислорода:

3x = 4 + (1 + x/2) откуда x = 2.

С учетом величины x уравнения реакции горения запишется в виде: 
 
C₂H₂ + 2HNO₃ → 2CO₂ + 2H₂O + N₂.