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 разберем содержание смеси и сделаем необходимые расчеты.
Определим состав смеси: У нас есть 10 л смеси, в которой объемная доля этилена составляет 40%. Это означает, что объем этилена (C₂H₄) составляет: \[ V_{C2H4} = 10 \, \text{л} \times 0.4 = 4 \, \text{л} \]
Следовательно, объем водорода (H₂) будет равен: \[ V_{H2} = 10 \, \text{л} - V_{C2H4} = 10 \, \text{л} - 4 \, \text{л} = 6 \, \text{л} \]
Химическая реакция: Предположим, что смесь этилена и водорода подвергается реакции гидрирования: \[ C2H4 + H2 \rightarrow C2H6 \] где этилен (C₂H₄) реагирует с водородом (H₂) с образованием этана (C₂H₆).
Стехиометрия реакции: Из уравнения видно, что на 1 моль этилена требуется 1 моль водорода, чтобы получить 1 моль этана. Объемы газов в одинаковых условиях температуры и давления также соотносятся по этой пропорции.
Определим, сколько этилена и водорода будет реагировать: Поскольку у нас 4 л C₂H₄ и 6 л H₂, мы видим, что ограничивающим реагентом будет этилен, поскольку его меньше.
Реакция: На 4 л этилена потребуется 4 л водорода. Таким образом, после реакции получится 4 л этана, а оставшийся водород: \[ V_{H2 \, \text{остаток}} = 6 \, \text{л} - 4 \, \text{л} = 2 \, \text{л} \]
Итоговые объемные доли: После реакции объемы газов будут следующие:
- Этан (C₂H₆): 4 л
- Остаток водорода (H₂): 2 л
Общий объем после реакции: Объем газа не меняется, просто изменяется его состав. Общий объем смеси остается 10 л, но мы смотрим на процентные соотношения:
- Объемная доля этана (C₂H₆): \[ \text{Доля C2H6} = \frac{4 \, \text{л}}{10 \, \text{л}} \times 100\% = 40\% \]
- Объемная доля остатка водорода (H₂): \[ \text{Доля H2} = \frac{2 \, \text{л}}{10 \, \text{л}} \times 100\% = 20\% \]
Таким образом, после реакции над катализатором у нас в смеси получились 40% этана и 20% водорода. Объемы бо́льших газов (например, могут образовываться в ходе других возможных реакций) в данной записи остаются 10 л, и реакции возможно больше, если это предусмотрено в условиях задачи.
