Решатор Сервисы

Объёмные доли ацетилена и этилена в 60 мл смеси

Смесь ацетилена и этилена объёмом 60 мл смешали с порцией кислорода объёмом 200 мл и смесь взорвали. После конденсации воды и приведения смеси к исходным условиям её объём составил 147,5 мл. Вычислите объёмные доли углеводородов в исходной смеси и её плотность по водороду.

Дано

`V_text{исх.}(смеси) = 60 text{ мл}`

`V_text{исх.}(O_2) = 200 text{ мл}`

`V_text{кон.}(смеси) = 147.5 text{ мл}`

Найти

`φ(C_2H_2) = text{ ?}`

`φ(C_2H_4) = text{ ?}`

`D_(H_2)(смеси) = text{ ?}`

Решение

Запишем уравнения реакций горения:

`2C_2H_2 + 5O_2 = 4CO_2 + 2H_2O`

`C_2H_4 + 3O_2 = 2CO_2 + 2H_2O`

Пусть:

`V(C_2H_2) = x`

`V(C_2H_4) = y`

Тогда объём исходной смеси:

`V_text{исх.}(смеси) = V(C_2H_2) + V(C_2H_4) = x + y = 60`

По уравнениям реакций объёмы кислорода, необходимые для сжигания каждого газа:

`V_1(O_2) = (5*V(C_2H_2))/2 = (5*x)/2`

`V_2(O_2) = 3*V(C_2H_4) = 3*y`

Согласно уравнениям реакций объём избытка кислорода:

`V_text{изб.}(O_2) = V_text{исх.}(O_2) - V_1(O_2) - V_2(O_2) = 200 - (5*x)/2 - 3*y`

По уравнениям реакций общий объём образовавшегося углекислого газа:

`V(CO_2) = 2*V(C_2H_2) + 2*V(C_2H_4) = 2*x + 2*y`

Объём конечной смеси:

`V_text{кон.}(смеси) = V(CO_2) + V_text{изб.}(O_2) = 2*x + 2*y + 200 - (5*x)/2 - 3*y = 200 - 0.5*x - y = 147.5`

Решим систему уравнений:

`{(x + y = 60),(200 - 0.5*x - y = 147.5):}`

`{(y = 60 - x),(0.5*x + y = 52.5):}`

`0.5*x + 60 - x = 52.5`

`V(C_2H_2) = x = 15 text{ мл}`

`V(C_2H_4) = y = 60 - 15 = 45 text{ мл}`

Вычислим объёмные доли углеводородов в исходной смеси:

`φ(C_2H_2) = (100*V(C_2H_2))/(V_text{исх.}(смеси)) = (100*15)/60 = 25%`

`φ(C_2H_4) = (100*V(C_2H_4))/(V_text{исх.}(смеси)) = (100*45)/60 = 75%`

Найдём молярную массу исходной смеси:

`M(смеси) = φ(C_2H_2)*M(C_2H_2) + φ(C_2H_4)*M(C_2H_4) = 0.25*26 + 0.75*28 = 27.5 text{ г/моль}`

Найдём плотность исходной смеси по водороду:

`D_(H_2)(смеси) = (M(смеси))/(M(H_2)) = 27.5/2 = 13.75`

Ответ

`φ(C_2H_2) = 25%`

`φ(C_2H_4) = 75%`

`D_(H_2)(смеси) = 13.75`

1
1