Смесь этена и этана при н. у. имеет объём 10 л. Для полного гидрирования этена в исходной смеси требуется 2.5 л (н. у.) Н2. Определите мольную долю этена в исходной смеси. Ответ выразите в процентах, округлите до целых. Определите плотность исходной смеси при нормальных условиях. Ответ выразите в граммах на литр, округлите до десятых. Во сколько раз больше объём при нормальных условиях продуктов сгорания в кислороде этой смеси по сравнению с начальным объёмом смеси этана и этена? Ответ округлите до десятых.
Краткий ответ:
- мольная доля этена: 25%;
- плотность смеси: 1,3 г/л;
- объём газообразных продуктов сгорания при строгом понимании н. у.: в 2,0 раза больше начального.
1. Состав смеси
Гидрирование этена:
\[ \mathrm{C_2H_4+H_2\rightarrow C_2H_6} \]
Этен и водород реагируют в соотношении \(1:1\). Поэтому:
\[ V(\mathrm{C_2H_4})=V(\mathrm{H_2})=2{,}5\text{ л} \]
\[ V(\mathrm{C_2H_6})=10-2{,}5=7{,}5\text{ л} \]
Мольная доля этена равна его объёмной доле:
\[ \chi(\mathrm{C_2H_4})=\frac{2{,}5}{10}=0{,}25=25\% \]
2. Плотность смеси
Молярные массы:
\[ M(\mathrm{C_2H_4})=28\text{ г/моль},\qquad M(\mathrm{C_2H_6})=30\text{ г/моль} \]
Средняя молярная масса смеси:
\[ M_{\text{смеси}}=0{,}25\cdot28+0{,}75\cdot30=29{,}5\text{ г/моль} \]
При н. у. \(V_m=22{,}4\text{ л/моль}\), поэтому:
\[ \rho=\frac{M_{\text{смеси}}}{V_m} =\frac{29{,}5}{22{,}4}\approx1{,}3\text{ г/л} \]
3. Объём продуктов сгорания
Уравнения:
\[ \mathrm{C_2H_4+3O_2\rightarrow2CO_2+2H_2O} \]
\[ \mathrm{C_2H_6+\frac72O_2\rightarrow2CO_2+3H_2O} \]
При строгом понимании нормальных условий вода конденсируется, поэтому газообразный продукт — только \(\mathrm{CO_2}\).
Оба углеводорода дают по 2 объёма \(\mathrm{CO_2}\) на 1 объём углеводорода:
\[ V(\mathrm{CO_2})=2\cdot10=20\text{ л} \]
\[ \frac{V_{\text{продуктов}}}{V_{\text{смеси}}} =\frac{20}{10}=2{,}0 \]
Примечание: если в вашей задаче считают образовавшуюся воду водяным паром, получится \(47{,}5/10=4{,}8\) раза. Уточните, воду в третьем пункте считать жидкой при н. у. или водяным паром?
Обсуждение
1 сообщениеНа дне океанов и в зоне вечной мерзлоты существуют соединения, называемые клатратами. Одно из них — кгидрат метанам состава СН4 • 5.75H20. Это твёрдое вещество, напоминающее снег, которое способно гореть. С глубины океана подняли образец такого «льда» массой 1.195 кг. Какой объём (н. у.) метана выделится при полном разложении этого образца при нагревании? Ответ выразите в литрах, округлите до целых. По некоторым оценкам учёных, сокрытые под Мировым океаном запасы гидрата метана составляют около трёх тысяч гигатонн. Сколько процентов по массе метана окажется в земной атмосфере, если весь метан со дна океанов будет высвобожден в атмосферу? Ответ округлите до тысячных. Масса земной атморы составляет 5.15 • 1018 кг, 1 гигатонна = 10° тонн.
