Химия
8 класс
Вопрос
Чтобы определить процентный состав находящейся в газгольдере газовой смеси (которая после очистки должна быть использована для синтеза аммиака), взяли пробу объемом 200 мл. После пропускания этой газовой смеси через раствор NaOH ее объем уменьшился до 184 мл. Оставшуюся газовую смесь подвергли конверсии, а затем пропустили через раствор Ba(OH)2. После этого объем газовой смеси оказался равным первоначальному (184 мл), а из раствора Ba(OH)2 выделилось в виде осадка 0,4 ммоля BaCO3. Далее из 184 мл газовой смеси отмерили 10 мл и смешали их с 10 мл кислорода. После взрыва в эвдиометре осталось 8,6 мл газовой смеси. Установите, какие газы находились в газгольдере. Напишите уравнения реакций, которые происходили в процессе очистки газов. Определите процентный состав газов (по объему) в резервуаре до очистки.
Ответ
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O.
Объем CO2 составляет 200мл−184мл=16мл,
процентное содержание CO2−16⋅100200=8 %,
CO+H2O⇌CO2+H2,
CO2+Ba(OH)2=BaCO3+H2O.
При реакции на 1 моль CO2 образуется 1 моль BaCO3, что соответствует наличию в смеси 1 моля CO. Поскольку было получено 4 ммоля BaCO3, то, следовательно, в смеси содержалось 4 ммоля CO, что составляет (9:200)⋅100=4,5 %.
Из смеси 10 мл газа, очищенного от CO2, и 10 мл O2 после сожжения получено 8,6 мл газа, т. е. в реакцию вступило 11,4 мл газов. Составим систему алгебраических уравнений (х - количество H2, у - количество O2)
{x+y=11,43y=11,4x:y=2:1y=3,8млкислорода.
Следовательно, в реакцию вступило 3,8 мл кислорода и 7,6 мл водорода (из исходной смеси и образовавшегося при конверсии газа). Оставшиеся 8,6 мл смеси содержат 10−3,8=6,2 мл кислорода и 8,6−6,2=2,4 мл азота. Тогда в исходных 184 мл смеси содержится
2,4⋅18410≈44 мл азота,
и его процентное содержание в исходной смеси равно
2,4⋅100200=22 %.
Далее определяем объемное содержание (в процентах) водорода: 100−[8(CO2)+4,5(CO)+22(N2)]=65,5 %.