Химия
8 класс
Вопрос
Смесь этана, пропилена и ацетилена занимает объем 448 мл и может обесцветить 40 мл 5%-ного раствора брома в тетрахлорметане (ρ=1,6г/см3). Минимальный объем 40%-ного раствора гидроксида калия (ρ=1,4г/см3), которым можно поглотить весь оксид углерода (IV), образовавшийся при полном сгорании исходной смеси, равен 5 мл. Определите содержание газов (в процентах по объему) в исходной смеси. Объемы газов измерены при н.у.
Ответ
Общее количество вещества смеси углеводородов составляет (ν=VVm=0,448:22,4) 0,02 моль. Обозначим число молей этана - x, пропилена - y, ацетилена - z. Тогда:
x+y+z=0,02моль (1)
Найдем массу и затем число молей брома, содержащегося в 40 мл 5%-ного раствора его в CCl4
m(Br2)=Vρω100=40см3⋅1,6г/см3⋅5100=3,2г
ν(Br2)=m(Br2)M(Br2)=3,2г160г/моль=0,02моль
С бромом реагируют только пропилен и ацетилен:
C3H6+Br2→C3H6Br2
C2H2+2Br2→C2H2Br4
Из уравнений этих реакций следует:
y+2z=0,02моль (2)
Определим, сколько молей гидроксида калия израсходовано:
ν(кон)=m(кон)M(кон)=Vρω % M(кон)⋅100=5см3⋅1,4г/см3⋅40%56г/моль⋅100%=0,05моль
Так как объем раствора гидроксида калия минимален, то поглощение идет по реакции:
KOH+CO2→KHCO3
Значит, при сгорании смеси углеводородов образовалось 0,05 моля оксида углерода (IV).
Реакции сгорания углеводородов протекают в соответствии с уравнениями реакций:
C2H4+312O2→2CO2+3H2O
C3H6+412O2→3CO2+ЗH2O
C2H2+212O2→2CO2+H2O
Отсюда следует (с учетом коэффициентов в этих уравнениях):
2x+3y+2z=0,05моль (3)
Решаем систему уравнений (1), (2), (3), получаем:
x=0,005моль;y=0,01моль;z=0,005моль, тогда x:y:z=1:2:1 (или 25% : 50% : 25%).
Ответ: состав исходной смеси углеводородов (в процентах по объему): 25% этилена, 50% пропилена, 25% ацетилена.