Разделы 
Дополнительно
Задача по химии - 4396
2025-11-19 
К 1 л смеси этана и этилена добавили 1 л водорода и полученную смесь пропустили над никелевым катализатором. Объем смеси после этого при тех же условиях составил 1,3 л. Установить состав исходной смеси в процентах по объему.
Решение:
1. Вводим обозначения и составляем уравнения химических реакций. В присутствии никеля водород присоединяется к этилену (А); исходный этан (Б) остается при этом без изменений; кроме того, в результате реакции также образуется этан:
$ \underset{\textbf{A}}{C_{2}H_{4}} + H_{2} = C_{2}H_{6} \quad (1) $
Общий объем до реакции: $V_{1}=2$ л. Общий объем после реакции: $V_{2}=1,3$ л.
В соответствии с уравнением 1 в данную реакцию вступают равные объемы этилена и водорода. По условию исходный объем водорода (1 л) больше исходного объема этилена (1 л смеси этилена и этана):
$ \Rightarrow \text{водород в избытке, этилен прореагирует полностью} $
2. В данном случае нет необходимости переводить сообщаемые в условии числовые данные в другую форму.
3. Вводим неизвестные. Пусть в исходной смеси
$ V_{A}=x \text{ л} \quad V_{Б}=y \text{ л} $
4. Используя коэффициенты в химическом уравнении 1, выражаем через x и y исходный и конечный объем смеси.
Исходный объем:
$ \boxed{x+y=1} \quad (2) $
В реакцию 1 вступят x л этилена и x л водорода с образованием x л этана. Значит, в конечной смеси будет содержаться $(1-x)$ л непрореагировавшего водорода (избыток) и $(y+x)$ л этана:
$ \boxed{1-x+y+x=1,3} \quad (3) $
$ \left\{ \begin{array}{l} 1+y=1,3 \\ x+y=1 \end{array} \right. $
$ x=0,7 \quad y=0,3 $
Определяем объемные доли компонентов в исходной смеси углеводородов:
$ \varphi_{A}=\frac{V_{A}}{V_{\text{смеси}}} \quad \varphi_{A}=\frac{0,7 \text{ л}}{1 \text{ л}}=0,7 $
$ \varphi_{B}=\frac{V_{Б}}{V_{\text{смеси}}} \quad \varphi_{Б}=\frac{0,3 \text{ л}}{1 \text{ л}}=0,3 $
Ответ: 70% этилена и 30% этана (по объему).
К 1 л смеси этана и этилена добавили 1 л водорода и полученную смесь пропустили над никелевым катализатором. Объем смеси после этого при тех же условиях составил 1,3 л. Установить состав исходной смеси в процентах по объему.
Решение:
1. Вводим обозначения и составляем уравнения химических реакций. В присутствии никеля водород присоединяется к этилену (А); исходный этан (Б) остается при этом без изменений; кроме того, в результате реакции также образуется этан:
$ \underset{\textbf{A}}{C_{2}H_{4}} + H_{2} = C_{2}H_{6} \quad (1) $
Общий объем до реакции: $V_{1}=2$ л. Общий объем после реакции: $V_{2}=1,3$ л.
В соответствии с уравнением 1 в данную реакцию вступают равные объемы этилена и водорода. По условию исходный объем водорода (1 л) больше исходного объема этилена (1 л смеси этилена и этана):
$ \Rightarrow \text{водород в избытке, этилен прореагирует полностью} $
2. В данном случае нет необходимости переводить сообщаемые в условии числовые данные в другую форму.
3. Вводим неизвестные. Пусть в исходной смеси
$ V_{A}=x \text{ л} \quad V_{Б}=y \text{ л} $
4. Используя коэффициенты в химическом уравнении 1, выражаем через x и y исходный и конечный объем смеси.
Исходный объем:
$ \boxed{x+y=1} \quad (2) $
В реакцию 1 вступят x л этилена и x л водорода с образованием x л этана. Значит, в конечной смеси будет содержаться $(1-x)$ л непрореагировавшего водорода (избыток) и $(y+x)$ л этана:
$ \boxed{1-x+y+x=1,3} \quad (3) $
$ \left\{ \begin{array}{l} 1+y=1,3 \\ x+y=1 \end{array} \right. $
$ x=0,7 \quad y=0,3 $
Определяем объемные доли компонентов в исходной смеси углеводородов:
$ \varphi_{A}=\frac{V_{A}}{V_{\text{смеси}}} \quad \varphi_{A}=\frac{0,7 \text{ л}}{1 \text{ л}}=0,7 $
$ \varphi_{B}=\frac{V_{Б}}{V_{\text{смеси}}} \quad \varphi_{Б}=\frac{0,3 \text{ л}}{1 \text{ л}}=0,3 $
Ответ: 70% этилена и 30% этана (по объему).
