Номер 336, страница 83 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

336. После пропускания через склянку с бромной водой (избыток) 15 дм³ (н. у.) смеси этана и ацетилена масса склянки увеличилась на 10,4 г. Определите объемную долю этана в смеси газов.

Дано:

$V_{смеси}(C_2H_6, C_2H_2) = 15 \text{ дм}^3$

$\Delta m_{склянки} = 10.4 \text{ г}$

Условия: нормальные (н. у.)

Найти:

$\phi(C_2H_6) - ?$

Решение:

При пропускании смеси этана ($C_2H_6$) и ацетилена ($C_2H_2$) через бромную воду, в реакцию вступает только ацетилен, так как он является непредельным углеводородом (алкином), содержащим тройную связь. Этан, как предельный углеводород (алкан), с бромной водой в данных условиях не реагирует.

Уравнение реакции присоединения брома к ацетилену (бром в избытке):

$C_2H_2 + 2Br_2 \rightarrow C_2H_2Br_4$ (1,1,2,2-тетрабромэтан)

Так как этан не реагирует с бромной водой и не поглощается ею, увеличение массы склянки происходит исключительно за счет массы прореагировавшего ацетилена.

$m(C_2H_2) = \Delta m_{склянки} = 10.4 \text{ г}$

Для дальнейших расчетов найдем количество вещества ацетилена. Сначала вычислим его молярную массу:

$M(C_2H_2) = 2 \times A_r(C) + 2 \times A_r(H) = 2 \times 12 + 2 \times 1 = 26 \text{ г/моль}$

Теперь можем найти количество вещества ацетилена:

$n(C_2H_2) = \frac{m(C_2H_2)}{M(C_2H_2)} = \frac{10.4 \text{ г}}{26 \text{ г/моль}} = 0.4 \text{ моль}$

Зная количество вещества ацетилена, найдем его объем в смеси при нормальных условиях, используя молярный объем газов $V_m = 22.4 \text{ дм}^3/\text{моль}$:

$V(C_2H_2) = n(C_2H_2) \times V_m = 0.4 \text{ моль} \times 22.4 \text{ дм}^3/\text{моль} = 8.96 \text{ дм}^3$

Общий объем смеси газов известен ($15 \text{ дм}^3$). Он равен сумме объемов этана и ацетилена. Найдем объем этана:

$V(C_2H_6) = V_{смеси} - V(C_2H_2) = 15 \text{ дм}^3 - 8.96 \text{ дм}^3 = 6.04 \text{ дм}^3$

Объемная доля ($\phi$) компонента в газовой смеси — это отношение объема этого компонента к общему объему смеси. Определим объемную долю этана:

$\phi(C_2H_6) = \frac{V(C_2H_6)}{V_{смеси}} = \frac{6.04 \text{ дм}^3}{15 \text{ дм}^3} \approx 0.4027$

Для выражения ответа в процентах, умножим полученное значение на 100%:

$\phi(C_2H_6) = 0.4027 \times 100\% = 40.27\%$

Ответ: объемная доля этана в смеси газов составляет 40,27%.