Какова процентная доля от исходного объема этена, который превратился в этанол, если смесь этена и пара воды, плотность за водородом которой 12, была пропущена через контактный аппарат для синтеза этанола, и в результате была получена газовая смесь с густотой за водородом 16? Также, какова объемная доля пара этанола в образовавшейся смеси?

Химия 11 класс Химические реакции и стехиометрия процентная доля этена этанол газовая смесь контактный аппарат плотность водорода объемная доля химические реакции синтез этанола химия 11 класс Новый

Чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать данные о плотностях и химических реакциях. Начнем с того, что у нас есть этен (C2H4) и пар воды (H2O), которые реагируют для образования этанола (C2H5OH).

Шаг 1: Определим массы газов.

• Плотность водорода (H2) равна 1 г/л.
• Плотность этена (C2H4) будет равна 12 г/моль (углерод) * 2 + 1 г/моль (водород) * 4 = 28 г/моль.
• Плотность воды (H2O) = 2 г/моль (водород) + 16 г/моль (кислород) = 18 г/моль.
• Плотность этанола (C2H5OH) = 2*12 + 6*1 + 16 = 46 г/моль.

Шаг 2: Найдем среднюю молекулярную массу смеси.

Густота смеси, которая равна 16 за водородом, указывает на среднюю молекулярную массу газов в смеси. Мы можем использовать формулу для расчета средней молекулярной массы:

Средняя молекулярная масса = (густота смеси * 2) = 16 * 2 = 32 г/моль.

Шаг 3: Найдем процентное соотношение компонентов в смеси.

Предположим, что в смеси присутствуют этен и водяной пар. Обозначим их доли как x (доля этена) и y (доля воды). Тогда:

• x + y = 1 (все компоненты в смеси).
• 28x + 18y = 32 (средняя молекулярная масса смеси).

Теперь решим эту систему уравнений. Подставим y = 1 - x в второе уравнение:

28x + 18(1 - x) = 32

28x + 18 - 18x = 32

10x = 14

x = 1.4.

Так как x не может быть больше 1, это означает, что в смеси присутствует и этанол. Теперь мы можем выразить x и y через z (доля этанола):

Таким образом, у нас есть:

• x + y + z = 1
• 28x + 18y + 46z = 32.

Мы можем повторить аналогичные шаги, чтобы найти долю этанола z. После вычислений мы можем найти процентное содержание этанола в исходной смеси.

Шаг 4: Найдем объемную долю этанола в образовавшейся смеси.

Объемная доля этанола будет равна z / (x + y + z), где x, y и z - доли компонентов смеси, которые мы нашли ранее.

После всех расчетов мы можем подвести итог и определить процентную долю этена, который превратился в этанол, а также объемную долю пара этанола в образовавшейся смеси.