дано:
- относительная плотность исходной смеси по водороду (d1) = 5,200
- относительная плотность конечной смеси (d2) = 3,172
найти:
- объемные доли метаналя и водорода в конечной смеси
- выход продукта реакции
решение:
1. Рассчитаем молекулярные массы веществ:
- Молекулярная масса водорода (H2) = 2 г/моль
- Молекулярная масса метаналя (формальдегид, CH2O) = 30 г/моль
2. Найдем среднюю молекулярную массу исходной смеси (M1):
M1 = d1 * M(H2)
M1 = 5,200 * 2 = 10,400 г/моль
3. Найдем среднюю молекулярную массу конечной смеси (M2):
M2 = d2 * M(H2)
M2 = 3,172 * 2 = 6,344 г/моль
4. Обозначим:
x - объемная доля метаналя
y - объемная доля водорода
Мы знаем, что:
x + y = 1
5. Выразим среднюю молекулярную массу конечной смеси через объемные доли:
M2 = x * M(CH2O) + y * M(H2)
Подставим известные значения:
6,344 = x * 30 + (1 - x) * 2
6. Решим уравнение:
6,344 = 30x + 2 - 2x
6,344 = 28x + 2
6,344 - 2 = 28x
4,344 = 28x
x = 4,344 / 28
x ≈ 0,155 (или 15,5%)
7. Теперь найдем объемную долю водорода:
y = 1 - x
y = 1 - 0,155
y ≈ 0,845 (или 84,5%)
8. Таким образом, объемные доли конечной смеси составляют:
- Объемная доля метаналя: 15,5%
- Объемная доля водорода: 84,5%
9. Для нахождения выхода продукта реакции, нужно определить отношение массы метаналя к массе конечного продукта. Для этого используем молекулы реагентов и продуктов, при этом стехиометрия реакции формальдегида с водородом следующая:
CH2O + H2 -> CH3OH.
10. Запишем соотношение:
Из одного моля метаналя получается один моль метанола. Поскольку метаналь был в реакционной смеси и его содержание мы определили, то выход продукта можно оценить как:
выход = (объемная доля метаналя) * 100% = 15,5%.
ответ:
- объемная доля метаналя в конечной смеси: 15,5%
- объемная доля водорода в конечной смеси: 84,5%
- выход продукта реакции: 15,5%