Вопрос школьника
Суміш пропану і етину об’ємом 16,8 л пропустили через хлор. Утворився 1,1,2,2-тетрахлороетан масою 25,2 г. Обчисліть об’єми газів (н.у.), що вступили в реакцію, та об’ємні частки газів у вихідній суміші.
Ответ от учителя
Для розв’язання задачі використовуємо закон Дальтона про часткові тиски газів у суміші:
p_total = p_1 + p_2 + … + p_n
де p_total — загальний тиск суміші, p_1, p_2, …, p_n — часткові тиски окремих газів у суміші.
Так як у нашій задачі відомі маса утвореного продукту і склад вихідної суміші, то можна визначити кількість речовини, що вступила в реакцію, за допомогою молярної маси 1,1,2,2-тетрахлороетану:
m = n * M
де m — маса утвореного продукту, n — кількість речовини, що вступила в реакцію, M — молярна маса 1,1,2,2-тетрахлороетану.
M = 4 * 12 + 8 * 1 + 2 * 35.5 = 167 г/моль
n = m / M = 25.2 / 167 = 0.151 моль
Так як у реакції беруть участь пропан і етин, то можна визначити їх часткові тиски у вихідній суміші за допомогою закону Дальтона:
p_propan = (0.151 / V_total) * R * T
p_etyn = (0.151 / V_total) * R * T
де V_total — об’єм вихідної суміші, R — універсальна газова стала, T — температура у К.
T = 273 + 25 = 298 К
R = 8.31 Дж/(моль*К)
Знаючи часткові тиски пропану і етину, можна визначити їх об’єми у вихідній суміші за допомогою ідеального газового закону:
V_propan = (p_propan * V_total) / (R * T)
V_etyn = (p_etyn * V_total) / (R * T)
Підставляючи в формули числові значення, отримуємо:
p_propan = (0.151 / 16.8) * 8.31 * 298 = 0.276 атм
p_etyn = (0.151 / 16.8) * 8.31 * 298 = 0.276 атм
V_propan = (0.276 * 16.8) / (8.31 * 298) = 0.20 л
V_etyn = (0.276 * 16.8) / (8.31 * 298) = 0.20 л
Отже, об’єми пропану і етину у вихідній суміші дорівнюють 0.20 л, а об’ємні частки газів у суміші дорівнюють:
V_propan / V_total = 0.20 / 16.8 = 0.012
V_etyn / V_total = 0.20 / 16.8 = 0.012
Таким чином, у вихідній суміші об’ємні частки пропану і етину становлять 1.2%.
