Химия
8 класс
Вопрос
Плотность по аммиаку газовой смеси, состоящей из оксида углерода (II) и водорода, до пропускания через контактный аппарат для синтеза метанола была равна 0,5, а после пропускания стала равна 0,625. Определите объемную долю паров метанола в реакционной смеси и процент превращения оксида углерода (II) в метанол.
Ответ
CO+2H2↔CH3OH.
Пусть в 1 моле исходной смеси содержалось x моль CO и (1−x) моль H2. Средняя молярная масса данной смеси равна 0,5⋅17=8,5г/моль, следовательно 1 моль весит 8,5 г:
28x+2(1−x)=8,5,
откуда x=0,25,n(CH3OH)=0,25,n(H2)=0,75.
Реакция CO с водородом обратима. Пусть в эту реакцию вступает y моль CO, тогда водорода расходуется 2y моль, и образуется y моль CH3OH. В конечной смеси содержатся:
n(CO)=0,25−y,n(H2)=0,75−2y,n(CH3OH)=y. Общее число молей газов равно n=(NULL,25−y)+(NULL,75−2y)+y=1−2y. Масса конечной смеси равна массе исходной смеси (NULL,5 г), поскольку из системы ничего не уходит и в нее ничего не добавляют.
Средняя молярная масса конечной смеси равна 0,625⋅17=10,625г/моль:
8,51−2y=10,625,
откуда y=0,1.
По закону Авогадро, объемная доля газа равна его мольной доле, поэтому объемная доля паров метайола равна:
ω(CH3OH)=y1−2y=0,125.
Процент превращения CO в метанол (т.е. практический выход метанола) равен y0,25=0,4.
Ответ. 12,5% CH3OH, 40% превращения CO.