Question

Порцию смеси метана и монооксида углерода объемом 11,2 л сожгли в избытке кислорода. Полученную газообразную смесь пропустили через избыток известковой воды, в результате чего образовался осадок массой 50 г. Вычислите объемные и массовые доли газов в исходной смеси.

Answer 1

  x моль         x моль

CH4+2O2=CO2+2H2O

 y моль         y моль

2CO+O2=2CO2

v(смеси)=11.2/22.4=0.5моль

x+у=0.5

CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O

v(CO2)=v(CaCO3)=50/100=0.5моль

Получается система уравнений

x+у=0.5

x+у=0.5

По условию данной задачи газы могут принимать любые значения объемных и массовых долей

Answer 2

Для решения этой задачи необходимо воспользоваться законами сохранения массы и объема в реакциях горения и гидратации.

1. Сначала найдем количество кислорода, необходимого для полного сгорания 11,2 л смеси метана и монооксида углерода:

2 CH4 + CO → 3 H2O + 2 CO2 Массовая доля метана в исходной смеси: 1/(1+1) = 0,5 Массовая доля CO в исходной смеси: 1/(1+1) = 0,5 Объемная доля метана в исходной смеси: 0,511,2 л = 5,6 л Объемная доля CO в исходной смеси: 0,511,2 л = 5,6 л

Для полного сгорания 5,6 л метана требуется 5,62=11,2 л кислорода Для полного сгорания 5,6 л CO требуется 5,61=5,6 л кислорода Итого, для полного сгорания исходной смеси потребуется 11,2 + 5,6 = 16,8 л кислорода.

2. Найдем объем газов, образовавшихся при полном сгорании:

2 CH4 + CO + 3 O2 → 2 CO2 + 4 H2O Мольный объем идеального газа при стандартных условиях (0 °C и 1 атм) равен 22,4 л/моль. Для полного сгорания 5,6 л метана требуется 5,6/22,4=0,25 моль метана. Для полного сгорания 5,6 л CO требуется 5,6/22,4=0,25 моль CO. Объем газов, образовавшихся при полном сгорании, равен: 20,2522,4 л CO2 = 11,2 л CO2 40,2522,4 л H2O = 22,4 л H2O

3. Рассчитаем количество кальция, необходимое для реакции с полученным объемом воды:

Ca(OH)2 + H2O → Ca(OH)2 · H2O Масса образовавшегося осадка равна 50 г, что соответствует 50/74=0,68 моль Ca(OH)2. Объем воды, необходимый для реакции с этим количеством кальция, равен 0,68/2=0,34 л.

4. Рассчитаем количество известковой воды, необходимое для реакции с избытком