Чтобы решить задачу, нужно воспользоваться основными принципами химии, связанными с реакцией гидрирования ацетилена и законов стехиометрии.
Исходные данные:
- Объем ацетилена (C2H2): 1232 литра.
- Масса добавленного брома (Br2): 4 грамма.
Реакция гидрирования: При гидрировании ацетилена (C2H2) образуется этан (C2H6) и этилен (C2H4): \[ C2H2 + H2 \rightarrow C2H6 \] \[ C2H2 + H2 \rightarrow C2H4 \]
Учет добавленного брома: Бром реагирует только с алкенами (в данном случае с этиленом), но не с алканами (этаном). Масса 4 грамма брома соответствует мольной массе: \[ M(Br2) = 2 \times 80 = 160\, \text{г/моль} \] Количество молей брома: \[ n(Br2) = \frac{4\, \text{г}}{160\, \text{г/моль}} = 0.025\, \text{моль} \] Этот объем брома по реакции будет реагировать с равным количеством молей этилена, то есть 0.025 моль C2H4.
Общее количество молей и состав смеси: Используя, что один моль газа занимает 22.4 литра при нормальных условиях, мы можем рассчитать, сколько литров этилена было получено: \[ V(C2H4) = n \cdot 22.4\, \text{л} = 0.025\, \text{моль} \cdot 22.4\, \text{л/моль} = 0.56\, \text{л} \]
Теперь найдем общее количество газа (C2H2): он может быть представлен как: \[ V(C2H2) = V(C2H4) + V(C2H6) \] Подставляя известные значения: \[ V(C2H6) = 1232\, \text{л} - 0.56\, \text{л} = 1231.44\, \text{л} \]
Объемная доля этана: Объемная доля этана в смеси рассчитывается как: \[ \Phi(C2H6) = \frac{V(C2H6)}{V(смеси)} = \frac{1231.44\, \text{л}}{1232\, \text{л}} \times 100\% \] \[ \Phi(C2H6) \approx 99.95\% \]
Таким образом, объемная доля этана в смеси составляет примерно 99.95%.