При гидрировании ацителена объемом 672 мл (нормальные условия)получили смесь этана и этилена,которая...

Массовая доля каждого углеводорода в смеси можно рассчитать по формуле:

Массовая доля = (масса углеводорода / общая масса смеси) * 100%

Для начала определим массу углеводородов в смеси, используя информацию о массе раствора брома (40 г) и его массовой доле (4%). Масса брома в растворе равна 40 г, а так как массовая доля брома составляет 4%, то масса углеводородов в смеси будет равна 1000 г (100% - 4%) = 960 г.

Теперь определим массовые доли каждого углеводорода в смеси:

1. Этан (C2H6): Масса углерода в этане: 2 12 = 24 г Масса водорода в этане: 6 1 = 6 г Общая масса этана: 24 г + 6 г = 30 г

Массовая доля этана = (30 г / 960 г) * 100% ≈ 3.125%

1. Этилен (C2H4): Масса углерода в этилене: 2 12 = 24 г Масса водорода в этилене: 4 1 = 4 г Общая масса этилена: 24 г + 4 г = 28 г

Массовая доля этилена = (28 г / 960 г) * 100% ≈ 2.916%

Таким образом, в полученной смеси углеводородов массовая доля этана составляет примерно 3.125%, а массовая доля этилена - примерно 2.916%.

Для решения этой задачи мы можем использовать закон Дальтона частичных давлений.

Сначала определим количество вещества каждого из углеводородов в смеси. Пусть масса этана в смеси составляет x г, а масса этилена - (40 - x) г.

Молярная масса этана (C2H6) = 212 + 61 = 30 г/моль Молярная масса этилена (C2H4) = 212 + 41 = 28 г/моль

Теперь рассчитаем количество вещества каждого углеводорода: n(этана) = x / 30 n(этилена) = (40 - x) / 28

Согласно закону Дальтона, частичное давление каждого газа в смеси равно произведению его молярной доли на общее давление смеси. В нашем случае частичные давления этана и этилена равны 0,04 атм (4% от общего давления).

P(этана) = 0,04 P P(этилена) = 0,04 P

Где P - общее давление смеси.

Теперь мы можем записать уравнения для частичных давлений: P(этана) = n(этана) R T / V = (x / 30) R T / V P(этилена) = n(этилена) R T / V = ((40 - x) / 28) R T / V

Поскольку частичные давления равны, мы можем записать уравнение: (x / 30) R T / V = ((40 - x) / 28) R T / V

Отсюда x = 20

Таким образом, массовая доля этана в смеси составляет 20 г / 40 г = 0,5 или 50% Массовая доля этилена будет равна 1 - 0,5 = 0,5 или 50%

Итак, массовые доли углеводородов в полученной смеси равны 50% для этана и 50% для этилена.

Для решения этой задачи по химии необходимо выполнить несколько последовательных шагов. Рассмотрим их подробнее.

1. Запись уравнений реакций:

Ацетилен (C₂H₂) может гидрироваться по двум возможным реакциям:

1. Частичное гидрирование до этилена (C₂H₄): [ \text{C₂H₂ + H₂} \rightarrow \text{C₂H₄} ]

2. Полное гидрирование до этана (C₂H₆): [ \text{C₂H₂ + 2H₂} \rightarrow \text{C₂H₆} ]

2. Объем ацетилена:

Объем ацетилена при нормальных условиях (н.у. = 0°C и 1 атм) равен 672 мл или 0.672 литра. Напомним, что 1 моль любого газа при н.у. занимает 22.4 литра. Следовательно, количество молей ацетилена можно найти, разделив объем газа на молярный объем:

[ n(\text{C₂H₂}) = \frac{0.672 \, \text{л}}{22.4 \, \text{л/моль}} = 0.03 \, \text{моль} ]

3. Масса брома в растворе:

Масса раствора брома в тетрахлориде углерода составляет 40 г, при этом массовая доля брома в растворе составляет 4%. Рассчитаем массу брома:

[ m(\text{Br₂}) = 40 \, \text{г} \times 0.04 = 1.6 \, \text{г} ]

4. Реакция смеси углеводородов с бромом:

Этилен (C₂H₄) реагирует с бромом, обесцвечивая его:

[ \text{C₂H₄ + Br₂} \rightarrow \text{C₂H₄Br₂} ]

Этан (C₂H₆) с бромом не реагирует.

Посчитаем количество молей брома:

Молярная масса Br₂ = 2 × 79.9 = 159.8 г/моль

[ n(\text{Br₂}) = \frac{1.6 \, \text{г}}{159.8 \, \text{г/моль}} = 0.01 \, \text{моль} ]

Значит, количество этилена в смеси составит 0.01 моль, так как реакция идет 1:1.

5. Количество молей этана:

Общее количество молей углеводородов равно 0.03 моль (равно количеству молей ацетилена). Из них 0.01 моль приходится на этилен, а оставшиеся молекулы – это этан. Следовательно, количество молей этана:

[ n(\text{C₂H₆}) = 0.03 - 0.01 = 0.02 \, \text{моль} ]

6. Массы углеводородов:

Теперь найдем массы этилена и этана. Молярная масса этилена (C₂H₄) = 28 г/моль, молярная масса этана (C₂H₆) = 30 г/моль.

Для этилена:

[ m(\text{C₂H₄}) = 0.01 \, \text{моль} \times 28 \, \text{г/моль} = 0.28 \, \text{г} ]

Для этана:

[ m(\text{C₂H₆}) = 0.02 \, \text{моль} \times 30 \, \text{г/моль} = 0.6 \, \text{г} ]

7. Массовые доли углеводородов в смеси:

Общая масса смеси углеводородов:

[ m_{\text{смеси}} = 0.28 \, \text{г} + 0.6 \, \text{г} = 0.88 \, \text{г} ]

Массовая доля этилена:

[ \omega(\text{C₂H₄}) = \frac{0.28 \, \text{г}}{0.88 \, \text{г}} \times 100\% = 31.8\% ]

Массовая доля этана:

[ \omega(\text{C₂H₆}) = \frac{0.6 \, \text{г}}{0.88 \, \text{г}} \times 100\% = 68.2\% ]

Таким образом, массовые доли углеводородов в полученной смеси составляют 31.8% для этилена и 68.2% для этана.