Расчёт состава смеси ацетилена и этилена объёмом 100 мл
Смесь ацетилена и этилена объёмом 100 мл смешали с водородом объёмом 150 мл и провели каталитическое гидрирование углеводородов. Объём газовой смеси после гидрирования и приведения смеси к исходным условиям составил 125 мл. Вычислите объёмные доли углеводородов в смеси до реакции.
Дано
`V_text{исх.}(смеси) = 100 text{ мл}`
`V_text{исх.}(H_2) = 150 text{ мл}`
`V_text{кон.}(смеси) = 125 text{ мл}`
Найти
`φ(C_2H_2) = text{ ?}`
`φ(C_2H_4) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнения реакций гидрирования:
`C_2H_2 + 2H_2 = C_2H_6`
`C_2H_4 + H_2 = C_2H_6`
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 = 100`
По уравнениям реакций объёмы водорода, необходимые для гидрирования каждого газа:
`V_1(H_2) = 2*V(C_2H_2) = 2*x`
`V_2(H_2) = V(C_2H_4) = y`
Прореагировавший объём водорода:
`V_text{прореаг.}(H_2) = 2*x + y`
Объём избытка водорода:
`V_text{изб.}(H_2) = V_text{исх.}(H_2) - V_text{прореаг.}(H_2) = 150 - 2*x - y`
По уравнениям реакций общий объём образовавшегося этана:
`V(C_2H_6) = V(C_2H_2) + V(C_2H_4) = x + y`
Объём конечной смеси:
`V_text{кон.}(смеси) = V(C_2H_6) + V_text{изб.}(H_2)`
`x + y + 150 - 2*x - y = 125`
`150 - x = 125`
`V(C_2H_2) = x = 25 text{ мл}`
`V(C_2H_4) = y = 100 - 25 = 75 text{ мл}`
Вычислим объёмные доли углеводородов в исходной смеси:
`φ(C_2H_2) = (100*V(C_2H_2))/(V_text{исх.}(смеси)) = (100*25)/100 = 25%`
`φ(C_2H_4) = (100*V(C_2H_4))/(V_text{исх.}(смеси)) = (100*75)/100 = 75%`
Ответ
`φ(C_2H_2) = 25%`
`φ(C_2H_4) = 75%`