Дано:
- Объем ацетилена (C2H2) = 10 дм3 (н. у.)
- Объем водорода (H2) = 16 дм3 (н. у.)
- Уменьшение объема смеси = 6 дм3 (н. у.)
Найти:
- Выход продукта реакции (объем этилена)
- Объемные доли газов в полученной смеси
Решение:
1. Запишем уравнение реакции гидрирования ацетилена:
C2H2 + H2 → C2H4.
2. Определим общее количество реагентов:
Начальный объем смеси = 10 дм3 + 16 дм3 = 26 дм3.
3. После реакции объем смеси уменьшился на 6 дм3, поэтому конечный объем смеси равен:
Конечный объем смеси = 26 дм3 - 6 дм3 = 20 дм3.
4. Из уравнения реакции видно, что 1 моль ацетилена реагирует с 1 моль водорода для получения 1 моля этилена. Таким образом, каждая из молей ацетилена и водорода приводит к образованию 1 моля этилена.
5. Рассмотрим, сколько ацетилена и водорода прореагировало. Поскольку объемы газа прямо пропорциональны количеству вещества (при одинаковых условиях), то:
- Ацетилен: x дм3
- Водород: x дм3
Тогда, так как водорода было 16 дм3, оставшийся объем водорода будет:
Остаток H2 = 16 дм3 - x.
6. Общий объем после реакции:
x + (16 - x) = 20 дм3.
Это уравнение показывает, что весь ацетилен прореагировал, а часть водорода осталась. Таким образом, x = 10 дм3.
7. Теперь найдем, сколько этилена образовалось:
Объем C2H4 = 10 дм3 (все количество ацетилена прореагировало).
8. Теперь определим остаточный объем водорода:
Остаток H2 = 16 дм3 - 10 дм3 = 6 дм3.
9. Найдем выход продукта реакции:
Выход C2H4 = (Объем C2H4 / Начальный объем ацетилена) * 100% = (10 дм3 / 10 дм3) * 100% = 100%.
10. Теперь найдем объемные доли газов в полученной смеси:
Объемная доля C2H4 = Объем C2H4 / Конечный объем смеси = 10 дм3 / 20 дм3 = 0.5 или 50%.
Объемная доля H2 = Остаток H2 / Конечный объем смеси = 6 дм3 / 20 дм3 = 0.3 или 30%.
Ответ:
Выход продукта реакции = 100%.
Объемные доли газов в полученной смеси:
- Объемная доля C2H4 = 50%.
- Объемная доля H2 = 30%.