Какой объемной долей метана (%) в исходной смеси можно определить, если к 25 мл смеси метана и этана добавили 100 мл кислорода (н.у.), подожгли смесь, а после возвращения образовавшейся смеси к исходным условиям её объем составил 70 мл?

Химия Колледж Реакции горения и стехиометрия газов объемная доля метана смесь метана и этана химическая реакция объем смеси кислород горение исходные условия расчет объемной доли Новый

Для решения этой задачи, давайте разберем процесс по шагам.

Шаг 1: Определим реакции с участием метана и этана.

Метан (CH4) и этан (C2H6) сгорают в кислороде (O2) с образованием углекислого газа (CO2) и воды (H2O). Реакции можно записать следующим образом:

• Сгорание метана: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
• Сгорание этана: C2H6 + 7/2 O2 → 2CO2 + 3H2O

Шаг 2: Определим, сколько кислорода было использовано.

Исходная смесь состояла из 25 мл метана и этана, к ней добавили 100 мл кислорода. После сгорания объем газов уменьшился до 70 мл. Это означает, что объем газа, который был использован в реакции, составляет:

Объем кислорода, который сгорел = Объем исходной смеси + Объем кислорода - Объем после реакции

Объем кислорода, который сгорел = 25 мл + 100 мл - 70 мл = 55 мл

Шаг 3: Определим, сколько кислорода нужно для сгорания метана и этана.

Теперь мы можем определить, сколько кислорода требуется для сгорания метана и этана.

• Для 1 моля метана (22.4 л) требуется 2 моля кислорода.
• Для 1 моля этана (22.4 л) требуется 3.5 моля кислорода.

Шаг 4: Обозначим объемные доли метана и этана.

Обозначим объем метана в смеси как V(CH4), а объем этана как V(C2H6). Тогда:

• V(CH4) + V(C2H6) = 25 мл
• 2 * V(CH4) + 3.5 * V(C2H6) = 55 мл (объем кислорода, который был использован)

Шаг 5: Решим систему уравнений.

Теперь у нас есть система из двух уравнений:

1. V(CH4) + V(C2H6) = 25
2. 2 * V(CH4) + 3.5 * V(C2H6) = 55

Из первого уравнения выразим V(C2H6): V(C2H6) = 25 - V(CH4).

Подставим это значение во второе уравнение:

2 * V(CH4) + 3.5 * (25 - V(CH4)) = 55.

Упростим уравнение:

2 * V(CH4) + 87.5 - 3.5 * V(CH4) = 55.

-1.5 * V(CH4) = 55 - 87.5.

-1.5 * V(CH4) = -32.5.

V(CH4) = 32.5 / 1.5 = 21.67 мл.

Теперь подставим V(CH4) обратно в уравнение для V(C2H6):

V(C2H6) = 25 - 21.67 = 3.33 мл.

Шаг 6: Найдем объемную долю метана в исходной смеси.

Теперь, чтобы найти объемную долю метана в исходной смеси, используем формулу:

Объемная доля метана (%) = (V(CH4) / (V(CH4) + V(C2H6))) * 100.

Подставим значения:

Объемная доля метана (%) = (21.67 / 25) * 100 = 86.68%.

Таким образом, объемная доля метана в исходной смеси составляет примерно 86.68%.