Газообразную смесь метана и водорода объемом 100 л (н.у.), имеющую относительную плотность по азоту 0,357, сожгли в избытке кислорода. Продукты сгорания пропустили через раствор гидроксида бария с массовой долей растворенного вещества 4,50 % и плотностью 1,03 г/см3.
а) Рассчитайте среднюю молярную массу газообразной смеси метана и водорода.
б) Чему равна плотность этой газовой смеси при нормальных условиях?
в) Вычислите массовые доли метана и водорода в этой смеси.
г) Какой объем воздуха (н.у.), содержащего 21 % по объему кислорода, необходим для полного сжигания исходной смеси?
д) Какой минимальный объем указанного раствора гидроксида бария потребуется для полного поглощения продуктов сгорания исходной смеси?
Объяснение:
C3H6 + H2 ---> C3H8
Пусть в смеси х моль пропена. Тогда атомов водорода в нём 6х моль массой 6х*1 = 6х граммов.
Пусть в смеси у моль водорода. Тогда атомов водорода в нём 2у моль массой 2у*1 = 2у граммов.
Общая масса смеси равна 42х + 2у граммов.
Общая масса атомов водорода в ней равна 6х + 2у граммов.
Тогда (6х + 2у)/(42х + 2у) = 0,2550, откуда 4,71х = 1,49у,
или х = 0,316у, у = 3,16х.
Пусть х = 1 моль. Тогда у = 3,16 моль.
В реакцию вступило 90% пропена, т.е. 0,9 моль, что, согласно уравнению реакции, равно количеству прореагировавшего водорода. Тогда состав смеси после реакции:
пропен С3Н6 - 0,1 моль.
водород Н2 - 3,16 - 0,9 = 2,26 моль.
пропан С3Н8 - 0,9 моль.
Средняя молярная масса смеси равна (42*0,1 + 2*2,26 + 44*0,9)/(0,1 + 2,26 + 0,9) = 48,32/3,26 = 14,822 г/моль.
Относительная плотность по гелию равна 14,822 : 4 = 3,71