Решатор Сервисы

Расчет массовых и объёмных долей смеси этилена и пропена

Смесь этилена и пропена массой 20,3 г занимает объём 11,2 л (н. у.). Рассчитайте массовые и объёмные доли компонентов в смеси. Рассчитайте плотность этой смеси по азоту.

Дано

`m(смеси) = 20.3 text{ г}`

`V(смеси) = 11.2 text{ л}`

Найти

`ω(C_2H_4) = text{ ?}`

`ω(C_3H_6) = text{ ?}`

`φ(C_2H_4) = text{ ?}`

`φ(C_3H_6) = text{ ?}`

`D_(N_2)(смеси) = text{ ?}`

Решение

Найдём общее количество вещества газов в смеси:

`n(смеси) = (V(смеси))/(V_m) = 11.2/22.4 = 0.5 text{ моль}`

Пусть:

`n(C_2H_4) = x`

`n(C_3H_6) = y`

Тогда общее количество вещества газов в смеси:

`n(смеси) = x + y = 0.5`

Масса смеси:

`m(смеси) = m(C_2H_4) + m(C_3H_6) = n(C_2H_4)*M(C_2H_4) + n(C_3H_6)*M(C_3H_6) = 28*x + 42*y = 20.3`

Решим систему уравнений:

`{(x + y = 0.5),(28*x + 42*y = 20.3):}`

`{(x = 0.5 - y),(28*(0.5 - y) + 42*y = 20.3):}`

`14 - 28*y + 42*y = 20.3`

`14*y = 6.3`

`y = 0.45 text{ моль}`

`x = 0.5 - 0.45 = 0.05 text{ моль}`

Найдём массы газов:

`m(C_2H_4) = n(C_2H_4)*M(C_2H_4) = 0.05*28 = 1.4 text{ г}`

`m(C_3H_6) = n(C_3H_6)*M(C_3H_6) = 0.45*42 = 18.9 text{ г}`

Вычислим массовые доли газов:

`ω(C_2H_4) = (100*m(C_2H_4))/(m(смеси)) = (100*1.4)/20.3 = 6.897%`

`ω(C_3H_6) = (100*m(C_3H_6))/(m(смеси)) = (100*18.9)/20.3 = 93.1%`

Найдём объёмы газов при н.у.:

`V(C_2H_4) = n(C_2H_4)*V_m = 0.05*22.4 = 1.12 text{ л}`

`V(C_3H_6) = n(C_3H_6)*V_m = 0.45*22.4 = 10.08 text{ л}`

Вычислим объёмные доли газов:

`φ(C_2H_4) = (100*V(C_2H_4))/(V(смеси)) = (100*1.12)/11.2 = 10%`

`φ(C_3H_6) = (100*V(C_3H_6))/(V(смеси)) = (100*10.08)/11.2 = 90%`

Найдём молярную массу смеси:

`M(смеси) = (m(смеси))/(n(смеси)) = 20.3/0.5 = 40.6 text{ г/моль}`

Найдём плотность смеси по азоту:

`D_(N_2)(смеси) = (M(смеси))/(M(N_2)) = 40.6/28 = 1.45`

Ответ

`ω(C_2H_4) = 6.897%`

`ω(C_3H_6) = 93.1%`

`φ(C_2H_4) = 10%`

`φ(C_3H_6) = 90%`

`D_(N_2)(смеси) = 1.45`

1
1