Вопрос школьника
Смесь этилена с водородом, имеющую плотность по водороду 9, нагрели в замкнутом сосуде с платиновым катализатором. Рассчитайте выход реакции, если известно, что в результате ее протекания давление в сосуде уменьшилось на 20 %.
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо знать химическое уравнение реакции между этиленом и водородом, а также уметь использовать закон Бойля-Мариотта.
Химическое уравнение реакции между этиленом и водородом:
C2H4 + H2 → C2H6
Закон Бойля-Мариотта утверждает, что при постоянной температуре количество газа обратно пропорционально его давлению. То есть, если давление уменьшается на 20%, то количество газа увеличивается на 25% (100% / 80% = 1,25).
Известно, что плотность смеси по водороду равна 9. Это означает, что на каждые 9 молекул водорода приходится 1 молекула этилена. Поэтому можно считать, что в начальном состоянии в сосуде находилось 10 молекул газа (9 молекул водорода и 1 молекула этилена).
После реакции этилен превращается в этан, который также является газом. Поэтому в конечном состоянии в сосуде будет находиться тот же объем газа, что и в начальном состоянии (закон сохранения массы). Однако, так как количество газа увеличивается на 25%, то количество молекул каждого газа также увеличивается на 25%.
Таким образом, после реакции в сосуде будет находиться 11,25 молекул газа (9 молекул водорода и 2,25 молекул этана). Выход реакции можно рассчитать как отношение количества образовавшегося этана к количеству потребившегося этилена:
Выход реакции = количество этана / количество этилена = 2,25 / 1 = 2,25
Таким образом, выход реакции составляет 2,25. Это означает, что на каждую молекулу этилена приходится 2,25 молекул этана.
