Смесь этана угарного газа и водорода общим объёмом 26, 88 дм³ сожгли в кислороде в результате чего образовался углекислый газ объёмом 22,4 дм³ и вода массой 25,2 г вычислить объёмные доли газов в исходной смеси
Давайте решим задачу шаг за шагом.
Сначала запишем уравнение реакции сжигания этана (C₂H₆) и угарного газа (CO) в кислороде (O₂). Образуются углекислый газ (CO₂) и вода (H₂O). Реакции можно представить следующим образом:
Для этана: \[ C_2H_6 + 7/2 O_2 \rightarrow 2 CO_2 + 3 H_2O \]
Для угарного газа: \[ 2 CO + O_2 \rightarrow 2 CO_2 \]
Теперь о преобразовании изобилия газов. Исходная смесь газов имеет объем 26.88 дм³, и мы знаем, что после реакции образовался углекислый газ в объеме 22.4 дм³ и вода в массе 25.2 г.
Для начала нужно определить, сколько молей воды образовалось. Используя молярную массу воды (H₂O ≈ 18 г/моль):
\[ n(H_2O) = \frac{25.2 \, \text{г}}{18 \, \text{г/моль}} \approx 1.4 \, \text{моля} \]
По стехиометрии, из уравнения реакций видно, что на 1 моль C₂H₆ образуется 3 моль H₂O, поэтому количество молей C₂H₆:
\[ n(C_2H_6) = \frac{n(H_2O)}{3} \approx \frac{1.4}{3} \approx 0.47 \, \text{моля} \]
Теперь найдем объем, занимаемый этаном и угарным газом. Из объемного соотношения (при одинаковых условиях T и P объемы пропорциональны количеству вещества):
Объем воды (в газообразном состоянии) можно найти через его количество:
Объем H₂О (в газообразной форме, при нормальных условиях) на 1 моль составляет 22.4 дм³, следовательно:
\[ V_{H_2O} = 1.4 \, \text{моля} \cdot 22.4 \, \text{дм³/моль} \approx 31.36 \, \text{дм³} \]
Суммарный объем газов до реакции:
\[ V_{initial} = V_{C_2H_6} + V_{CO} = 26.88 \, \text{дм³} \]
Теперь можем запрашивать объемы участников реакции. Мы знаем, что объем углекислого газа получен в результате сгорания. Так как образуется 1 моль CO₂ на 1 моль C₂H₆ и 2 моль CO, мы можем написать:
Для CO₂: \[ n(CO_2) = \frac{22.4 \, \text{дм³}}{22.4 \, \text{дм³/моль}} = 1 \, \text{моль} \]
Из уравнения, можно заметить, как соотносятся объемы газов:
Общий объем исходной смеси (V) равен: \[ V = V_{C_2H_6} + V_{CO} \] Где: \[ V_{C_2H_6} = 0.47 \, \text{моля} \cdot 22.4 \approx 10.53 \, \text{дм³} \]
Теперь рассчитаем объем угарного газа (CO):
\[ V_{CO} = 26.88 \, \text{дм³} - 10.53 \, \text{дм³} \approx 16.35 \, \text{дм³} \]
Теперь можем найти объемные доли:
Для этана: \[ \text{Объемная доля } C_2H_6 = \frac{V_{C_2H_6}}{V_{total}} \approx \frac{10.53}{26.88} \approx 0.39 \, (39\%) \]
Для угарного газа: \[ \text{Объемная доля } CO = \frac{V_{CO}}{V_{total}} \approx \frac{16.35}{26.88} \approx 0.61 \, (61\%) \]
Таким образом, объемные доли газов в исходной смеси составляют примерно 39% для этана и 61% для угарного газа.
