дано:
- начальная объемная доля водорода H2 = 33.3%
- начальная объемная доля угарного газа CO = 33.3%
- начальная объемная доля метанола CH3OH = 33.3%
- конечная объемная доля метанола CH3OH = 50%
найти:
- объемная доля водорода H2 в образовавшейся газовой смеси
решение:
1. Пусть начальные объемы компонентов равны V0. Тогда:
V(H2) = V0,
V(CO) = V0,
V(CH3OH) = V0.
2. Общий объем смеси до реакции:
V(смесь) = V(H2) + V(CO) + V(CH3OH) = V0 + V0 + V0 = 3V0.
3. Объем метанола увеличился и стал составлять 50% от общего объема смеси после реакции. Это значит, что:
V(CH3OH) / V(смесь) = 50%.
4. Из этого уравнения получаем:
V(CH3OH) = 0.5 * V(смесь).
5. Подставим выражение для общего объема смеси:
V(CH3OH) = 0.5 * (V(H2) + V(CO) + V(CH3OH) - V(продукты реакции)).
6. Учитывая, что V(смесь) до реакции = 3V0 и V(CH3OH) после реакции = 0.5 * V(смесь), мы можем записать:
V(CH3OH) = 0.5 * (3V0 - V(продукты реакции)).
7. С учетом того, что во время реакции метанол может реагировать с угарным газом и водородом, чтобы восстановить его концентрацию, мы имеем:
V(продукты реакции) = V(H2) + V(CO) - V(CH3OH), поэтому общая сумма объемов остальных газов должна остаться постоянной.
8. Теперь подставим V(CH3OH) = 0.5 * 3V0 = 1.5V0 обратно в уравнение:
1.5V0 = 0.5 * (3V0 - V(продукты реакции)).
9. Теперь найдем новое количество водорода и угарного газа:
Пусть x - объем водорода после реакции.
Тогда объем угарного газа будет 3V0 - 1.5V0 - x = 1.5V0 - x.
10. Затем:
x / (x + (1.5V0 - x) + 1.5V0) = H2 доля, где 1.5V0 - x это объем угарного газа, который остался.
11. Сложив все компоненты, мы получаем:
x + 1.5V0 - x + 1.5V0 = 3V0.
12. Таким образом, объемная доля водорода в смеси:
H2 доля = x / 3V0.
13. Учитывая, что объем метанола составляет 50%, и мы знаем, что оставшаяся часть делится между угарным газом и водородом:
x = 50% - 1.5 = 100% - 50% = 50%.
14. Итак, объемная доля водорода будет:
V(H2) = (50/50) * 100 = 50%.
ответ:
Объемная доля водорода в образовавшейся газовой смеси составляет 50%.