Как составить баланс веществ при сжигании 1000 т природного газа с содержанием: 10% метана, 30% пропана, 40% бутана

Чтобы составить баланс веществ при сжигании природного газа, нам нужно знать реакцию сгорания каждого из его компонентов. Реакции сгорания метана (CH4), пропана (C3H8), бутана (C4H10) и углекислого газа (CO2) выглядят следующим образом:

1) Метан:
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O

2) Пропан:
C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O

3) Бутан:
C4H10 + 6.5O2 -> 4CO2 + 5H2O

4) Углекислый газ:
CO2 + O2 -> CO2 + O2

Давайте рассчитаем количество каждого компонента, которое сгорит при сжигании 1000 тонн природного газа с указанным содержанием.

1) Метан:
Из 1000 тонн природного газа, содержащего 10% метана, масса метана будет равна 10% от 1000 тонн, то есть 100 тонн.
По реакции сгорания 1 моль метана требуется 2 моля кислорода.
Молярная масса метана (CH4) равна 16 г/моль, а молярная масса кислорода (O2) равна 32 г/моль.
Таким образом, количество молей метана будет равно:
100 тонн x (1000 кг/тонна) / (16 г/моль) = 6250 молей метана.

2) Пропан:
Из 1000 тонн природного газа, содержащего 30% пропана, масса пропана будет равна 30% от 1000 тонн, то есть 300 тонн.
По реакции сгорания 1 моль пропана требуется 5 молей кислорода.
Молярная масса пропана (C3H8) равна 44 г/моль.
Таким образом, количество молей пропана будет равно:
300 тонн x (1000 кг/тонна) / (44 г/моль) = 6818 молей пропана.

3) Бутан:
Из 1000 тонн природного газа, содержащего 40% бутана, масса бутана будет равна 40% от 1000 тонн, то есть 400 тонн.
По реакции сгорания 1 моль бутана требуется 6.5 молей кислорода.
Молярная масса бутана (C4H10) равна 58 г/моль.
Таким образом, количество молей бутана будет равно:
400 тонн x (1000 кг/тонна) / (58 г/моль) = 6897 молей бутана.

4) Углекислый газ:
В данном случае углекислый газ уже присутствует в составе природного газа и не сжигается. Поэтому нам не требуется проводить расчеты на основе его содержания.

Итак, после сжигания 1000 тонн природного газа с указанным содержанием, получим следующие количества веществ:

- CO2: количество молей углекислого газа, которые образуются при сжигании метана, пропана и бутана. Общее количество молей CO2 будет равно:
6250 молей метана + 6818 молей пропана + 6897 молей бутана = 19965 молей CO2.

- H2O: количество молей воды, которые образуются при сжигании метана, пропана и бутана. Общее количество молей H2O можно посчитать с использованием реакций сгорания:
По реакции сгорания метана: 2 моля H2O образуются при сжигании 1 моля метана. Таким образом, количество молей H2O, образовавшихся от сжигания метана, будет равно:
6250 молей метана x 2 моля H2O / 1 моль метана = 12500 молей H2O.
Аналогично, рассчитываем количество молей H2O, образовавшихся от сжигания пропана и бутана:
6818 молей пропана x 4 моля H2O / 1 моль пропана = 27272 молей H2O,
6897 молей бутана x 5 молей H2O / 1 моль бутана = 34485 молей H2O.
Общее количество молей H2O будет равно:
12500 молей H2O + 27272 молей H2O + 34485 молей H2O = 74257 молей H2O.

Таким образом, после сжигания 1000 тонн природного газа мы получим:
19965 молей CO2 и 74257 молей H2O.