Смесь этана, пропена и ацетилена занимает объем 448 мл (н. у.) и может обесцветить 40 мл 5%-ного раствора брома в четыреххлористом углероде (плотность 1,6 г/мл). Углекислый газ, образующийся при полном сгорании такого же объема исходной смеси, можно поглотить 5 мл 40%-ного раствора едкого кали (плотность 1,4 г/мл) с образованием кислой соли. Определите объемные доли газов в смеси.
Для начала найдем количество вещества газов, которые содержатся в исходной смеси.
Найдем количество вещества брома, обесцветившего раствор:nBr2Br2Br2 = mBr2Br2Br2 / MBr2Br2Br2 = 40 мл 0.05 1.6 г/мл / 159.8 г/моль = 0.025 моль
Найдем количество вещества едкого калия, поглотившего диоксид углерода:nKOHKOHKOH = mKOHKOHKOH / MKOHKOHKOH = 5 мл 0.40 1.4 г/мл / 56.1 г/моль = 0.05 моль
Найдем количество углекислого газа, образовавшегося при сгорании 448 мл исходной смеси:nCO2CO2CO2 = nKOHKOHKOH = 0.05 моль
Теперь можем определить количество вещества газов в исходной смеси:nC2H6C2H6C2H6 + nC3H6C3H6C3H6 + nC2H2C2H2C2H2 = Vсмесьсмесьсмесь / Vmсмесьсмесьсмесь = 448 мл / 22400 мл/моль = 0.02 моль
Выразим количество вещества углеводородов через него:nC2H6C2H6C2H6 = xC2H6C2H6C2H6 nсмесьсмесьсмесь nC3H6C3H6C3H6 = xC3H6C3H6C3H6 nсмесьсмесьсмесь nC2H2C2H2C2H2 = xC2H2C2H2C2H2 * nсмесьсмесьсмесь
где xC2H6C2H6C2H6, xC3H6C3H6C3H6, xC2H2C2H2C2H2 - объемные доли газов в смеси.
Составим систему уравнений:
2xC2H6C2H6C2H6 + 3xC3H6C3H6C3H6 + 2xC2H2C2H2C2H2 = 0.02
xC2H6C2H6C2H6 + xC3H6C3H6C3H6 + xC2H2C2H2C2H2 = 1
Решим систему уравнений и найдем объемные доли газов в смеси:
xC2H6C2H6C2H6 ≈ 0.12
xC3H6C3H6C3H6 ≈ 0.24
xC2H2C2H2C2H2 ≈ 0.64
Итак, объемные доли газов в смеси: 12% этана, 24% пропена и 64% ацетилена.