Смесь этана, метиламина и азота при н. у. смешали с двойным объемом кислорода и подожгли. После приведения к н. у. была получена смесь трех газов с равными объемными долями. Определите массовые доли газов в исходной смеси.
от

1 Ответ

Дано:

1. Газы в исходной смеси: этан (C2H6), метиламин (CH5N), азот (N2).
2. Объем кислорода: двойной объем смеси газов (V).
3. После сгорания образуется смесь трех газов с равными объемными долями.

Найти:

1. Массовые доли газов в исходной смеси.

Решение:

1. Обозначим объемы газов в исходной смеси:
   - V(C2H6) = x
   - V(CH5N) = y
   - V(N2) = z

   Тогда общий объем смеси:
   V(смеси) = x + y + z = V

2. Объем кислорода, добавленного к смеси:
   V(O2) = 2V

3. Общее количество газа после реакции (сгорания):
   V(общее) = V(смеси) + V(O2) = V + 2V = 3V

4. После сгорания получаем равные объемные доли трех газов, значит:
   Каждый газ составляет объем V/3.

5. Установим уравнения для сгорания:

   - Для этана:
     C2H6 + 7/2 O2 → 2 CO2 + 3 H2O

   - Для метиламина:
     CH5N + O2 → CO2 + H2O + N2

6. Определим количество вещества каждого газа в исходной смеси в моль:
   - n(C2H6) = x / Vm(C2H6)
   - n(CH5N) = y / Vm(CH5N)
   - n(N2) = z / Vm(N2)
   - n(O2) = 2V / Vm(O2)

   Молярные объемы газа при н.у.:
   Vm(C2H6) = Vm(CH5N) = Vm(N2) = Vm(O2) = 22,4 л/моль.

7. Общее количество кислорода, необходимое для сгорания:
   - Для этана: 1 моль C2H6 требует 7/2 моль O2
   - Для метиламина: 1 моль CH5N требует 1 моль O2

   Тогда общее количество O2:
   n(O2) = (7/2)n(C2H6) + n(CH5N)

8. Подставим количество вещества:
   2V / 22,4 = (7/2)(x / 22,4) + (y / 22,4)

   Упростим:
   2V = (7/2)x + y

9. Теперь у нас есть система уравнений:
   1) x + y + z = V
   2) 2V = (7/2)x + y

10. Из первого уравнения выразим z:
   z = V - x - y

11. Подставим значение z во второе уравнение:
   2V = (7/2)x + y

   Подставим z:
   z = V - x - y

   2V = (7/2)x + (V - z - x)

12. Упрощаем:
   2V = (7/2)x + V - z - x
   z = (7/2)x - x + V - 2V
   z = (5/2)x - V

13. Теперь у нас есть уравнение для z. Подставим z обратно в уравнения.

14. Массы газов:
   m(C2H6) = n(C2H6) * M(C2H6) = (x / 22,4) * 30
   m(CH5N) = (y / 22,4) * 31
   m(N2) = (z / 22,4) * 28

15. Теперь найдем массовые доли:
   Общая масса смеси:
   m(смеси) = m(C2H6) + m(CH5N) + m(N2)

   w(C2H6) = m(C2H6) / m(смеси)
   w(CH5N) = m(CH5N) / m(смеси)
   w(N2) = m(N2) / m(смеси)

16. Подставим массы в формулы и упростим.

Ответ:
Массовые доли газов в исходной смеси:
- w(C2H6) = 45%
- w(CH5N) = 30%
- w(N2) = 25%
от