Оценки экономистов показывают, что в настоящее время мировой дефицит нефтяных моторных топлив составляет порядка 10 млн. т. Одной из главных альтернатив таким топливам является пропан-бутановая смесь, использование которой в последние годы резко увеличивается в связи с ростом цен на бензин, истощением запасов нефти, ухудшением экологической обстановки в городах и т.д. Заправка автомобилей такой смесью осуществляется на автомобильных газозаправочных станциях (АГЗС).

Пропан-бутан – смесь двух газообразных углеводородов, вырабатываемая из нефти и сконденсированных нефтяных газов. В обиходе ее часто называют просто пропан. Смесь легко сжижается при понижении температуры (tкип ~ -42 оС при Р = 1атм) или повышении давления; критическая температура смеси составляет около +96 оС. Хранят и перевозят жидкую смесь под давлением в 16 атм.

      Газовоз привез на АГЗС 3,5 м3 жидкого пропан-бутана с плотностью 0,584 г/см3 (измерения проведены при 0 оС) и массовым содержанием 58 % C3H8 и 42 % C4H10.

  1. Рассчитайте мольное отношение компонентов смеси и общее количество молекул и атомов в цистерне газовоза. Во сколько раз больший объем заняла бы эта смесь при н.у. (t=0oC, P=1атм)?
  2. Напишите уравнения реакций сгорания пропана и бутана и рассчитайте их тепловые эффекты. Стандартные теплоты образования составляют (кДж/моль): 103,9 (С3Н8(г)), 126,2 (С4Н10(г)), 393,5 (СО2(г)), 241,8 (Н2О(г)).
  3. Вычислите количество тепла, которое выделится при сгорании всей смеси, содержащейся в газовозе.
  4. На соседнюю заправку (АЗС) завезли бензин в цистерне такого же объема. Считая, что бензин состоит из чистого октана С8Н18 (tкип = 125,5 оС, r = 0,703 г/см3, Q0обр = 249,9 кДж/моль), рассчитайте количество тепла, которое выделится при сгорании всего бензина. Какой вид топлива более выгоден для автолюбителя и во сколько раз, если соотношение цен за 1 м3 топлива на рынке 5:3 не в пользу бензина?
  5. Изобразите структурные формулы и назовите такие изомеры октана, которые при радикальном хлорировании дадут: а) максимальное; б) минимальное количество монохлорпроизводных. Сколько монохлорпроизводных образует 4-метилгептан?
Решение задачи