Химия

Углеводород состава $C_xH_y$ сгорает по уравнению

$C_xH_y + (x + 1/4y)O_2 = xCO_2 + 1/2yH_2O$.

При сжигании 1 моля углеводорода в первоначальном объеме содержится ($1 + x + 1/4y$) моля газов, а после реакции при температуре $195^{\circ} C (x + 1/2y)$ молей газов. После охлаждения этой смеси до $0^{\circ} С$ и конденсации паров воды останется $x$ молей $CO_2$.

Поскольку все измерения проведены при постоянном давлении, то объем газовой смеси будет пропорционален числу молей газов. Из уравнения Менделеева - Клапейрона $pV = nRT$ следует:

$pV_l = n_1RT_1$, (а)
$pV_2 = n_2RT_2$, (б) $р = const$.
$pV_3 = n_3RT_1$ (в)

Из выражений (а) и (в) и условий задачи находим

$\frac{pV_3}{pV_1} = \frac{n_3RT_1}{n_1RT_1} = \frac{1}{2}$, $n_2 = \frac{n_1}{2}$, $x = 1 + \frac{y}{4}$.

Из выражений (а) и (б) и условий задачи получаем

$\frac{pV_3}{pV_1} = \frac{n_2RT_2}{n_1RT_1} = 2$, $\frac{n_2T_2}{n_1T_1} = 2$ или $n_2T_2 = 2n_1T_1$.

Подставляем численные значения $Т$ и вычисленные значения $n$:

$468(x + 1/2y) = 2 \cdot 273 (1 + x + 1/4y)$, но $x = 1 + 1/4y$,

поэтому

$468 \left (1 + \frac{y}{4} + \frac{y}{2} \right ) = 546 \left (1 + 1 + \frac{y}{4} \right )$ или $6 + \frac{9y}{2} = 14 + \frac{7y}{2}$,

откуда $y = 8$, а $x = 3$.

Следовательно, сжиганию подвергали пропан

$C_3H_8$: $C_3H_8 + 5O_2 = 3CO_2 + 4H_2O$.