15. Смесь этилена и водорода объёмом 10 л, в которой объёмная доля этилена составляет 40%, пропустили при нагреваний над катализатором. Объёмные доли газов Пос; ле реакции равны
Для решения данной задачи, давайте сначала определим, какие газы у нас есть в смеси, и что произойдет с ними в результате реакции.
В начальной смеси объёмом 10 л, где объёмная доля этилена \(C_2H_4\) составляет 40%, можно рассчитать объём этилена и водорода \(H_2\):
- Объём этилена: \(10 \, \text{л} \times 0.4 = 4 \, \text{л}\).
- Объём водорода: \(10 \, \text{л} \times 0.6 = 6 \, \text{л}\).
При пропускании горячей смеси этилена и водорода над катализатором происходит реакция гидрирования, в которой этилен \(C_2H_4\) реагирует с водородом \(H_2\) для образования этана \(C_2H_6\):
\[ C_2H_4 + H_2 \rightarrow C_2H_6 \]
На один моль этилена требуется один моль водорода. Таким образом, в нашей реакции будет:
- На выходе мы получим 4 л этана, так как у нас было 4 л этилена, который полностью реагирует с водородом.
- Объём водорода, использованный в реакции: 4 л.
Теперь рассчитаем остальной объём водорода:
- Начальный объём водорода: 6 л.
- Объём водорода, оставшегося после реакции: \(6 \, \text{л} - 4 \, \text{л} = 2 \, \text{л}\).
После реакции у нас остался только этан и избыточный водород:
- Объём этана: 4 л.
- Объём оставшегося водорода: 2 л.
Суммарный объём газов после реакции составит:
\[ 4 \, \text{л} \, (C_2H_6) + 2 \, \text{л} \, (H_2) = 6 \, \text{л} \]
Таким образом, объёмные доли газов после реакции будут составлять:
Объёмная доля этана \(C_2H_6\): \[ \frac{4 \, \text{л}}{6 \, \text{л}} \times 100\% \approx 66.67\% \]
Объёмная доля оставшегося водорода \(H_2\): \[ \frac{2 \, \text{л}}{6 \, \text{л}} \times 100\% \approx 33.33\% \]
В результате реакции этилен с водородом преобразуется в этан, и мы вычислили, что объёмные доли газов после реакции составляют примерно 66.67% этана и 33.33% водорода.
