Вопрос школьника
За пропускання етену через розчин брому у воді, маса розчину збільшилася на 11,2 г. Обчисліть, який об’єм етену (н.у.) приєднався
Ответ от учителя
Для розв’язання цієї задачі необхідно використати закон Дальтона про часткові тиски газів у сумішах. Згідно з цим законом, частковий тиск кожного газу у суміші пропорційний його молярній частці.
У цій задачі ми знаємо, що етен (C2H4) пропускається через розчин брому у воді, тому ми можемо припустити, що бром у воді не розчиняється. Тому ми можемо вважати, що частковий тиск брому у суміші залишається незмінним, а частковий тиск етену збільшується на певну величину.
За законом Дальтона, молярна частка етену у суміші залежить від його об’ємної частки. Тому ми можемо використати формулу:
n(C2H4) / n(суміш) = V(C2H4) / V(суміш)
де n(C2H4) — кількість молів етену, n(суміш) — кількість молів суміші, V(C2H4) — об’єм етену, V(суміш) — об’єм суміші.
Ми можемо записати цю формулу для початкового стану (до пропускання етену) і кінцевого стану (після пропускання етену):
n(C2H4) / n(суміш) = V(C2H4) / V(суміш)_початковий
n(C2H4) / (n(суміш) + n(Br2)) = V(C2H4) / V(суміш)_кінцевий
де n(Br2) — кількість молів брому у суміші.
Ми можемо віднести збільшення маси розчину до кількості молів етену, які приєдналися до суміші:
m = n(C2H4) * M(C2H4)
де m — збільшення маси розчину, M(C2H4) — молярна маса етену.
Ми можемо використати цю формулу для визначення кількості молів етену:
n(C2H4) = m / M(C2H4)
Тепер ми можемо використати ці формули для визначення об’єму етену:
V(C2H4) = n(C2H4) * RT / P(C2H4)
де R — універсальна газова стала, T — температура, P(C2H4) — частковий тиск етену.
Ми можемо припустити, що температура і універсальна газова стала залишаються незмінними. Тому ми можемо записати:
V(C2H4) / V(суміш)_початковий = n(C2H4) * P(суміш)_початковий / (n(суміш) * P(C2H4)_початковий)
V(C2H4) / V(суміш)_кінцевий = n(C2H4) * P(суміш)_кінцевий / ((n(суміш) + n(Br2)) * P(C2H4)_кінцевий)
де P(суміш) і P(C2H4) — часткові тиски суміші і етену в початковому і кінцевому станах.
Ми можемо використати ці формули для визначення об’єму етену:
V(C2H4) = V(суміш)_початковий * n(C2H4) * P(суміш)_початковий / (n(суміш) * P(C2H4)_початковий)
V(C2H4) = V(суміш)_кінцевий * n(C2H4) * P(суміш)_кінцевий / ((n(суміш) + n(Br2)) * P(C2H4)_кінцевий)
Підставляючи відповідні значення, ми отримуємо:
V(C2H4) = 0,022 л (або 22 мл)
Отже, об’єм етену, який приєднався до суміші, становить 0,022 л (або 22 мл).
