дано:
- объемное соотношение этилена (C2H4) и водяных паров (H2O) = 2:3
- уменьшение давления в сосуде после реакции = 25 %
- начальное давление P0, конечное давление P = P0 * (1 - 0.25) = 0.75 * P0
найти:
- выход продукта реакции
решение:
1. Подсчитаем начальное количество молей газов в сосуде. Пусть общее количество молей газа в начале реакции равно n0. Тогда:
- количество молей этилена n(C2H4) = (2/5) * n0
- количество молей водяных паров n(H2O) = (3/5) * n0
2. Запишем уравнение реакции гидратации:
C2H4 + H2O → C2H5OH (этанол).
3. По стехиометрии реакции видно, что на 1 моль этилена расходуется 1 моль воды для образования 1 моля этанола. Таким образом, если x – это количество молей этилена, которое прореагировало, то также прореагирует и x молей водяных паров.
4. Общее количество молей после реакции будет:
n(после) = n0 - x (изменилось количество этилена и водяных паров) + x (появился этанол).
Итак, n(после) = n0 - x + x = n0 - x + x = n0.
5. Давление до реакции:
P0 = (n0 * R * T) / V (где R — универсальная газовая постоянная, T — температура, V — объем),
а давление после реакции:
P = ((n0 - x) * R * T) / V.
6. В соответствии с условием задачи P = 0.75 * P0. Подставим выражения для давления:
(n0 - x) * R * T / V = 0.75 * (n0 * R * T / V).
7. Сократим R * T / V:
n0 - x = 0.75 * n0.
8. Решим это уравнение относительно x:
n0 - 0.75 * n0 = x
0.25 * n0 = x.
9. Теперь определим выход продукта реакции:
Выход = (количество образовавшегося этанола / начальное количество реакционноспособных газов) * 100%.
Начальное количество реакционноспособных газов = количество этилена + количество водяных паров = (2/5)n0 + (3/5)n0 = n0.
10. Количество образовавшегося этанола равно x = 0.25 * n0.
Следовательно:
Выход = (0.25 * n0) / n0 * 100% = 25%.
ответ:
Выход продукта реакции составляет 25%.