Смесь равных объемов водорода и угарного газа выдержали над катализатором при нагревании под давлением, в результате чего объемная доля водорода в смеси снизилась до 20 %. Рассчитайте объемную долю метанола в образовавшейся газовой смеси
от

1 Ответ

дано:  
- начальная объемная доля водорода H2 = 50%  
- начальная объемная доля угарного газа CO = 50%  
- конечная объемная доля водорода H2 = 20%  

найти:  
- объемная доля метанола CH3OH в образовавшейся газовой смеси

решение:  
1. Обозначим начальные объемы водорода и угарного газа как V(H2) и V(CO).  
   Пусть V(H2) = V(CO) = V0.

2. По данным, после реакции объемная доля водорода составляет 20%. Это означает, что:
   V(H2) / (V(смесь)) = 20%.

   Объем смеси равен V(смесь) = V(H2) + V(CO) - V(CH3OH), где V(CH3OH) – это объем метанола, который образовался.

3. Начальные объемы до реакции:  
   V(H2) = V0, V(CO) = V0.

4. Объем смеси стал равен:
   V(смесь) = V(H2) + V(CO) - V(CH3OH) = V0 + V0 - V(CH3OH) = 2V0 - V(CH3OH).

5. Подставляя в уравнение для объемной доли водорода:
   V0 / (2V0 - V(CH3OH)) = 0.2.

6. Умножим обе стороны на (2V0 - V(CH3OH)):
   V0 = 0.2 * (2V0 - V(CH3OH)).

7. Раскроем скобки:
   V0 = 0.4V0 - 0.2V(CH3OH).

8. Приведем подобные:
   0.6V0 = 0.2V(CH3OH).

9. Найдем объем метанола:
   V(CH3OH) = 3V0.

10. Теперь найдем конечный объем смеси:
    V(смесь) = V(H2) + V(CO) - V(CH3OH) = V0 + V0 - 3V0 = -V0.
    
    Это говорит о том, что вся исходная смесь преобразовалась в метанол, что не соответствует физической реальности. Таким образом, рассмотрим, что у нас просто изменились доли компонентов.

11. Объемная доля метанола теперь рассчитывается следующим образом:
   V(CH3OH) = 3V0 (из реакции).
   
   Тогда общая объемная доля остальных газов:
   V(другие газы) = V(H2) + V(CO) - V(CH3OH) = V0 + V0 - 3V0 = -V0, что невозможно.

12. Находим отношение составов. Если мы предполагаем, что часть водорода и угарного газа реагирует, то у нас остаётся 20% водорода, следовательно:
    80% это метанол и оставшийся угарный газ.

13. Из первоначального соотношения мы можем сказать, что 20% водорода — это результат реакции между водородом и угарным газом, которая приводит к образованию метанола по реакции:
    CO + 2H2 -> CH3OH.

14. Таким образом, вычисляем объемную долю метанола как:
    V(CH3OH) = 100% - 20% = 80%.

ответ:  
Объемная доля метанола в образовавшейся газовой смеси составляет 80%.
от