Question

Получение алканов по методу фишера-тропша протекает на кобальтовом катализаторе по схеме СО + Н2=СnH2n+2+H2O Оксид углерода (II) и водорода в объемном соотношении 1:1,5 ввели реакцию при 200С при этом образовалась смесь метана, этана, пропана в молярном соотношении 3:2:1 вычислите во сколько раз изменилось общее давление в системе если синтез проходил при неизменных температуре и объеме, при этом прореагировало 20% СОПрошу помочь. Заранее спасибо. С решением, пожалуйста.

Answer 1

1) CO + 1.5H2 = xCH4 + yC2H6 + zC3H8 + H2O; т.к. 1 моль CO сод-т 1 моль атомов O и 1 моль H2O также сод-т 1 моль атомов O, след-но сумм-е кол-во в-ва H в смеси алканов = (2*1.5)-2 = 1 моль;

2) по условию, x = 3*z, y = 2*z, поэтому, с учетом 1), при вст-ии в р-ии 100% CO и H2 пол-м 12*z+12*z+8*z = 1, откуда z = 0.03125 моль C3H8, y = 0.0625 моль C2H6 и x = 0.09375 моль CH4;

3) при условии вст-ия в р-ию 20% CO и сохр-ия стех-ии в соот-ии с 1) в кон-й смеси будет 1-0.2 = 0.8 моль CO, 1.5-(0.2*1.5) = 1.2 моль H2, 0.03125*0.2 = 0.00625 моль C3H8, 0.0625*0.2 = 0.0125 моль C2H6, 0.09375*0.2 = 0.01875 моль CH4 и 1*0.2 = 0.2 моль H2O (водяного пара - 200 C);

4) сумм-е кол-во в-ва CO+H2 = 1+1.5 = 2.5 моль, сумм-е кол-во в-ва в кон-й смеси = 0.8+1.2+0.00625+0.0125+0.01875+0.2 = 2.2375 моль; т.к. T и V - const, то давление прямо проп-но кол-ву в-ва, т.е. давление умен-ся в 2.5/2.2375 = 1.117 раза.

Answer 2

Для решения данной задачи нужно воспользоваться законом Дальтона, который гласит: общее давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений каждого газа в смеси.

Из условия задачи известно, что начальное соотношение молярных долей газов в смеси метана, этана и пропана равно 3:2:1, а общий объем смеси остается неизменным.

Рассмотрим процесс превращения 1 моля оксида углерода. Исходя из стехиометрии реакции, образуется 1 моль метана, 1 моль воды и 0,5 моль этана:

CO + 3H2 → CH4 + H2O + C2H6

По условию реагирует только 20% оксида углерода, следовательно, получаемые молярные доли каждого газа будут равны:

моль метана = 0,2 моль моль этана = 0,1 моль моль пропана = 0,05 моль

Теперь рассчитаем парциальные давления каждого газа в смеси.

Для метана: P(CH4) = n(CH4) * R * T / V = 0,2 * R * T / V

Для этана: P(C2H6) = n(C2H6) * R * T / V = 0,1 * R * T / V

Для пропана: P(C3H8) = n(C3H8) * R * T / V = 0,05 * R * T / V

Общее давление в системе составит: P(общ) = P(CH4) + P(C2H6) + P(C3H8)

Рассмотрим изменение общего давления в системе. Поскольку температура и объем остаются неизменными, мы должны проанализировать, как изменяется количество вещества газов в системе.

Изначально у нас есть 1 моль оксида углерода, и из него получаем 0,2 моль метана, 0,1 моль этана и 0,05 моль пропана. В итоге, после реакции у нас в системе будет:

1 - 0,2 - 0,1 - 0,05 = 0,65 моль оксида углерода

Таким образом, суммарное количество вещества в системе уменьшается на 0,35 моль.

Теперь можем рассчитать изменение общего давления в системе: dP = n(оксид углерода) * R * T / V = 0,35 * R * T / V

Таким образом, общее давление в системе изменилось на dP. Расчет конкретного значения данной величины требует известных значений R (универсальная газовая постоянная), T (абсолютная температура) и V (объем системы).