ГЛАВНАЯ » РЕШЕБНИК

2023-09-07   
К смеси этена и этина общим объемом 2 $дм^{3}$ (н.у.) добавили водород объемом 4 $дм^{3}$ (н.у.) и смесь пропустили над катализатором. Объем смеси (н.у.) после реакции стал равен 3,2 $дм^{3}$. Определите объемные доли газов в исходной смеси этена и этина (этин гидрируется до этана).


Решение:


В реакцию гидрирования вступают оба углеводорода:

$\overset{X}{C_{2}H_{4}} + \overset{X}{ H_{2}} - \overset{X}{ C_{2}H_{6}}$; (1)
$\overset{Y}{C_{2}H_{4}} + \overset{2Y}{2H_{2}} - \overset{Y}{C_{2}H_{6}}$. (2)

Обозначим объемы этена и этина как $X$ и $Y$ $дм^{3}$ соответственно. Согласно условию, имеем:

$X+Y=2$.

В конечную смесь газов входят этан, полученный по реакциям (1) и (2), и возможно - избыточный водород. Объем этана равен:

$V(C_{2}H_{6})= X + Y$.

В реакцию с $C_{2}H_{4}$ вступил водород объемом $X$ $дм^{3}$, и в реакцию с ацетиленом - водород объемом $2Y$ $дм^{3}$. Тогда объем избыточного водорода равен:

$V(H_{2})_{изб} = V(H_{2})_{исх} - V(H_{2})_{прор}$;
$V(H_{2})_{изб} = 4 - X - 2Y$.

Таким образом, для объема смеси после реакции получаем:

$Vсмеси)_{конечн} = V(C_{2}H_{6}) + V(H_{2})_{изб}$;
$V(смеси)_{конечн} = X + Y + 4 - X - 2Y= 4 - Y$.

Находим:

$3,2 = 4 - Y$.
$Y = 0,8дм^{3}$.

Поскольку $X + Y = 2 дм^{3}$, имеем:

$X = 2 - Y = 2 - 0,8 = 1,2 (дм^{3})$;
$\phi (C_{2}H_{4}) = \frac{V(C_{2}H_{4})}{V(смеси)} = \frac{1,2}{2} = 0,6$ (60 %);
$\phi (C_{2}H_{2}) = \frac{V(C_{2}H_{2})}{V(смеси)} = \frac{0,8}{2} = 0,4$ (40 %).