Смесь оксида углерода(II) и водорода с плотностью по водороду 6,2 поместили в условия, в которых часть газов обратимо прореагировала между собой с образованием метанола. Определите состав равновесной смеси в объемных процентах, если известно, что ее объем на 40% меньше объема исходной смеси в тех же условиях. Метанол в этих условиях находится в газообразном состоянии
от

1 Ответ

Дано:
1. Плотность смеси по водороду = 6,2
2. Объем равновесной смеси на 40% меньше исходного объема

Найти:
1. Состав равновесной смеси в объемных процентах.

Решение:

1. Определим молекулярные массы газов:
   - Oксид углерода (II) (CO) = 12 + 16 = 28 г/моль
   - Водород (H2) = 2 г/моль
   - Метанол (CH3OH) = 12 + 3*1 + 16 = 32 г/моль

2. Выразим плотность смесь через доли компонентов. Пусть x - объемная доля CO, y - объемная доля H2.

   Из условия задачи:
   x + y = 100%

   Плотность смеси по водороду:

   Pсмеси/Pводорода = (x * 28 + y * 2) / (x + y)

   Подставим известные значения:

   6,2 = (28x + 2y) / 100

   Упростим уравнение:

   620 = 28x + 2y

3. Из первого уравнения выразим y:

   y = 100 - x

4. Подставим значение y во второе уравнение:

   620 = 28x + 2(100 - x)
   620 = 28x + 200 - 2x
   620 = 26x + 200

5. Приведем подобные:

   26x = 620 - 200
   26x = 420
   x = 420 / 26 ≈ 16,15%

6. Найдем y:

   y = 100 - x ≈ 100 - 16,15 ≈ 83,85%

7. Теперь перейдем к реакции образования метанола:

   CO + 2H2 ⇌ CH3OH

   Из уравнения видно, что на 1 моль CO реагирует 2 моль H2 и образуется 1 моль CH3OH.

8. Пусть a - количество молей CO, которое прореагировало. Тогда:

   - CO: x - a
   - H2: y - 2a
   - CH3OH: a

9. Объем смеси уменьшился на 40%, значит:

   V' = V * (1 - 0,4) = 0,6V

10. Исходный объем смеси:

   V = x + y = 100%

   После реакции объем смеси:

   V' = (x - a) + (y - 2a) + a = x + y - 2a = 100% - 2a

11. Приравниваем объемы:

   100% - 2a = 60%
   2a = 40%
   a = 20%

12. Теперь определим новые объемные доли:

- CO: x' = x - a = 16,15% - 20% = -3,85% (что невозможно, значит полное прореагирование CO)
- H2: y' = y - 2a = 83,85% - 40% = 43,85%
- CH3OH: a = 20%

13. Тогда состав равновесной смеси:

- CO = 0%
- H2 = 43,85%
- CH3OH = 20%

Ответ:
Состав равновесной смеси: водород ~ 43,85%, метанол ~ 20%.
от