Дано:
D(исходной смеси) / D(H₂) = 4,5
D(конечной смеси) / D(H₂) = 5,625
T = 80 °C = 353 К
M(HCHO) = 30 г/моль
M(H₂) = 2 г/моль
M(CH₃OH) = 32 г/моль
Найти:
φ(HCHO) - объемная доля метаналя в исходной смеси
φ(H₂) - объемная доля водорода в исходной смеси
η - выход продукта реакции
Решение:
Найдем молярную массу исходной смеси: M(исходной смеси) = D(исходной смеси) / D(H₂) * M(H₂) = 4,5 * 2 = 9 г/моль
Найдем молярную массу конечной смеси: M(конечной смеси) = D(конечной смеси) / D(H₂) * M(H₂) = 5,625 * 2 = 11,25 г/моль
Пусть x - молярная доля метаналя в исходной смеси, тогда (1 - x) - молярная доля водорода.
Составим уравнение для молярной массы исходной смеси: x * M(HCHO) + (1 - x) * M(H₂) = M(исходной смеси)
Подставим значения и решим уравнение: 30x + 2(1 - x) = 9 x = 0,25
Найдем молярные доли веществ в исходной смеси: φ(HCHO) = x = 0,25 φ(H₂) = 1 - x = 0,75
Составим уравнение реакции: HCHO + H₂ → CH₃OH
Пусть y - количество вещества метаналя, прореагировавшего в реакции.
Составим уравнение для молярной массы конечной смеси: (0,25 - y) * M(HCHO) + (0,75 - y) * M(H₂) + y * M(CH₃OH) = M(конечной смеси)
Подставим значения и решим уравнение: (0,25 - y) * 30 + (0,75 - y) * 2 + y * 32 = 11,25 y = 0,15
Найдем выход продукта реакции: η = y / 0,25 * 100% = 0,15 / 0,25 * 100% = 60%
Ответ:
φ(HCHO) = 0,25 = 25%
φ(H₂) = 0,75 = 75%
η = 60%