Газовая смесь состоит из 80 м³ сероводорода, 450 м³ метана, 600 м³ этана, 820 м³ пропана, 500 м³ изобутана, 900 м³ н-бутана, 750 м³ изопентана и 420 м³ н-пентана, она находится…

Чтобы найти массовый и мольный состав газовой смеси, необходимо выполнить несколько шагов: определить молярные массы компонентов, рассчитать общее количество молей каждого компонента, а затем — определить их доли по массе и по количеству вещества. Также учтём, что все данные даны в объёмах при одинаковых условиях.

Шаг 1: Определение молярных масс компонентов

Компонент	Молярная масса (г/моль)
Сероводород (H₂S)	34,08 г/моль
Метан (CH₄)	16,04 г/моль
Этан (C₂H₆)	30,07 г/моль
Пропан (C₃H₈)	44,10 г/моль
Изобутан (C₄H₁₀)	58,12 г/моль
Н-бутан (C₄H₁₀)	58,12 г/моль
Изопентан (C₅H₁₂)	72,15 г/моль
Н-пентан (C₅H₁₂)	72,15 г/моль

(Обратите внимание, что изобутан и нбутан имеют одинаковую молярную массу — это изомерные соединения)

Шаг 2: Принцип равенства объема и количества молей

При постоянной температуре и давлении объём газа пропорционален количеству молей, согласно Закону Авогадро:

\[ n = \frac{V}{V_m} \]

где \( V_m \) — молярный объём при данных условиях.
Но для точности используем, что при данных условиях объём равен числу молей (если взять молярный объём для газов около 22,4 л при нормальных условиях). Однако так как давление и температура другие, используем уравнение состояния газа — уравнение Клапейрона — для определения молярного объёма.

Шаг 3: Перевод объёмов в моля

Используем уравнение состояния газа:

\[ PV = nRT \]

где:

• \( P \) — давление (в Па),
• \( V \) — объём (в м³),
• \( n \) — количество молей,
• \( R \) — универсальная газовая постоянная (\(8,314\, J/(mol·K)\)),
• \( T \) — температура (в К).

Переведём давление в Паскали:

\[ 8,5\, кгс/см^2 = 8,5 \times 9,80665\, кПа = 83,246\, кПа \]

или

\[ 83,246 \times 10^{3}\, Па = 82,246\, кПа \]

Температура:

\[ T = 220^\circ C = 220 + 273,15 = 493,15\, K \]

Рассчитаем молярный объём:

\[ V_m = \frac{RT}{P} \]

\[ V_m = \frac{8,314 \times 493,15}{82,246 \times 10^{3}} \approx \frac{4095.78}{82,246} \approx 0,0498\, м^3/моль \]

То есть:

Молярный объём при данных условиях ≈ 0,0498 м³/моль

Шаг 4: Рассчёт количества молей каждого компонента

Теперь для каждого компонента:

\[ n_i = \frac{V_i}{V_m} \]

где \( V_i \) — объём компонента.

\[ n_i = \frac{V_i}{0,0498} \]

Рассчитаем для каждого компонента:

• H₂S:

\[ n_{H_2S} = \frac{80}{0,0498} \approx 1606,4\, \text{моль} \]

• CH₄:

\[ n_{CH_4} = \frac{450}{0,0498} \approx 9036,2\, \textоль \]

• C₂H₆:

\[ n_{C_2H_6} = \frac{600}{0,0498} \approx 12048\, \textоль \]

• C₃H₈:

\[ n_{C_3H_8} = \frac{820}{0,0498} \approx 16449\, \textоль \]

• C₄H₁₀ (изобутан):

\[ n_{C_4H_{10}} = \frac{500}{0,0498} \approx 10\,045\, \textоль \]

• C₄H₁₀ (н-бутан):

\[ n_{C_4H_{10}} = \frac{900}{0,0498} \approx 18\,058\, \textоль \]

• C₅H₁₂ (изопентан):

\[ n_{C_5H_{12}} = \frac{750}{0,0498} \approx 15\,055\, \бель \]

• C₅H₁₂ (н-пентан):

\[ n_{C_5H_{12}} = \frac{420}{0,0498} \approx 8\,434\, \мин \]

---

Шаг 5: Расчёт массовых долей компонентов

Масса каждого компонента:

\[ m_i = n_i \times M_i \]

где \( M_i \) — молярная масса.

• H₂S:

\[ m_{H_2S} = 1606,4 \times 34,08 \approx 54\,734\, \text{г} \]

• CH₄:

\[ m_{CH_4} = 9036,2 \times 16,04 \approx 145,0\, 448\, \text{г} \]

• C₂H₆:

\[ m_{C_2H_6} = 12048 \times 30,07 \approx 362,3\, 412\, \text{г} \]

• C₃H₈:

\[ m_{C_3H_8} = 16449 \times 44,10 \approx 725,4\, 089\, \text{г} \]

• C₄H₁₀ (изобутан):

\[ m_{C_4H_{10}} = 10045 \times 58,12 \approx 584,1\, 440\, \text{г} \]

• C₄H₁₀ (н-бутан):

\[ m_{C_4H_{10}} = 18058 \times 58,12 \approx 1\,048,4\, 171\, \text{г} \]

• C₅H₁₂ (изопентан):

\[ m_{C_5H_{12}} = 15055 \times 72,15 \approx 1\,086,4\, 401\, \text{г} \]

• C₅H₁₂ (н-пентан):

\[ m_{C_5H_{12}} = 8434 \times 72,15 \approx 608,0\, 057\, \text{г} \]

Общая масса смеси:

\[ m_{total} = \sum m_i \approx 54,7 + 145,0 + 362,3 + 725,4 + 584,1 + 1\,048,4 + 1\,086,4 + 608,0 \approx 4\, 613\, \text{г} \]

Шаг 6: Расчёт массовых долей (%)

\[ w_i = \frac{m_i}{m_{total}} \times 100\% \]

Например:

• H₂S:

\[ w_{H_2S} = \frac{54,7}{4613} \times 100\% \approx 1,19\% \]

• И так далее для всех компонентов.

---

Итог:

Молярный состав, массовый состав и доли компонентов примерно такие:

Компонент	Молярная доля (моль)	Массовая доля (%)
S₂H	1606	1,19
CH₄	9036	3,14
C₂H₆	12048	7,85
C₃H₈	16449	15,7
Ибутан	10045	12,66
Нбутан	18058	39,3
Изопентан	15055	23,5
Н-пентан	8434	16,2

(Обратите внимание, что для точного результата нужно выполнить все вычисления, учтя точные числовые значения).

---

Если потребуется более точный или подробный расчет, я могу подготовить окончательные числовые значения.