Szén-monoxid gázt égetünk sztöchiometrikus mennyiségű levegőben. Határozzuk meg az égéstermék térfogat%-os összetételét! Levegő: 21% O2 79% N2 tartalmaz?

Azonos körülmények között adott térfogatú CO anyagmennyisége "n(CO)". Avogadro törvénye alapján tudjuk, hogy azonos körülmények között adott térfogatú gázok anyagmennyisége megegyezik, tehát a levegő anyagmennyisége n(lev)=n(CO) lesz. Azonban míg a CO-gáz esetén "n(CO)" egyetlen anyagra vonatkozik, addig levegő esetén "n(lev)" kettőre (N2, O2). De semmi gond, a feladat szövege alapján tudjuk, hogy az "n(lev)" anyagmennyiségből mennyi az O2 anyagmennyisége.

A későbbiekben aposztróffal jelölöm a füstgázban jelenlevő anyagmennyiségeket.

n(O2)=0,21n(lev)=0,21n(CO)

n(N2)=n(N2)'=0,79n(lev)=0,79n(CO)

Felírjuk az egyenletet: 2CO + O2 -> 2CO2

2 mol CO reagál 1 mol O2-vel, és generál 2 mol CO2-t. Sztöchiometrikusan csak akkor tudna reagálni a két anyag, ha n(CO)=2n(O2) lenne, de nekünk az égéshez szükséges 0,5n(CO) helyett csak 0,21n(CO) anyagmennyiségű oxigénünk van. Ez azt okozza, hogy a füstgázban visszamaradó szén-monoxidunk lesz, míg az oxigén teljes mennyisége elreagál.

Tehát n(CO)-n(CO)'=n(CO2)', míg n(CO)'=n(CO)-2n(O2)=n(CO)-2*0,21n(CO)=0,58n(CO).

Összesítve a füstgázkomponensek anyagmennyiségei:

n(CO)'=0,58n(CO)

n(CO2)'=1-0,58n(CO)=0,42n(CO)

n(N2)=0,79n(CO)

Mint említve volt, Avogadro törvénye alapján az azonos állapotú gázok esetén az anyagmennyiség korrelál a térfogattal, így az anyagmennyiség-összetétellel arányosan változik a térfogat szerinti összetétel.

Teljes gáz 100%-a: 0,58+0,42+0,79=1,79

Ebből számolva a százalékos összetétel a füstgázkomponensekre:

CO: 0,58/1,79=32,41%

CO2: 0,42/1,79=23,46%

N2: 0,79/1,79=44,13%