Определение объёмных долей газов в смеси

[лимончик2054]

Смесь метана, этилена и метиламина пропустили через 5%ный раствор серной кислоты при 0 °С, при этом плотность газовой смеси водороду составила 11. Такую же смесь соединили с двойным объема водорода и нагрели над никелевым катализатором. После завершения реакции плотность газовой смеси по гелию оказалась равной 2,8. Определите объемные доли газов в исходной смеси.

[M_GM]

Сделайте хоть что-нибудь сами; Напишите формулы веществ, посчитайте их М

Это исходная смесь (Смесь_0).

Подумайте, что останется в смеси после 1-й обработки (Смесь_1)

Найдите ее молярную массу, зная плотность по водороду.

Подумайте, что будет происходить в смеси при 2-й обработке (уравнение реакции) ,
и что в ней будет после ее проведения (Смесь_2)

Найдите ее молярную массу, зная плотность по гелию

Тогда можно будет обсуждать, как найти состав исходной смеси.

.

Изменено 17 Сентября, 2019 в 22:17 пользователем M_GM

[лимончик2054]

ну с серной кислотой прореагирует только метиламин, значит в смеси будет только этилен с метаном

я посчитал количество метана и этилена в смеси, 

потом C2H4+H2=C2H6

вот дальше не совсем понимаю

[M_GM]

Это верно, только где же результаты ваших расчетов по Смеси_1?

Прикажете догадаться?
Дальше надо найти молярную массу Смеси 2 и подумать, что будет в  ее  составе. 

Изменено 18 Сентября, 2019 в 23:52 пользователем M_GM

[лимончик2054]

по смеси 1 0.5 моль метана и 0.5 моль этилена

молярная масса смеси 2  2.8*4=11.2 г\моль

[M_GM]

Только что, лимончик2054 сказал:

по смеси 1 0.5 моль метана и 0.5 моль этилена

Цифры правильные, но не  0.5 моль и 0.5 моль,  а мольные (и объемные) доли каждого газа в смеси одинаковы и равны 0,5 или 50% (величина безразмерная)

Понятно, что и в исходной смеси их доли количества вещества (моль) были одинаковы. Но там смесь содержала еще сколько-то метиламина. Настала пора разобраться со Смесью_2

Здесь для расчетов удобнее взять некоторое определенное количество смеси и вести расчет в молях.

Возьмем ее столько, чтобы метана и этилена там было по 1 моль. И еще х моль метиламина

Общее количества вещества в такой смеси будет равно 2+х моль.

Читаем условие: "смесь соединили с двойным объема водорода " - это значит, что и с двойным количеством вещества, т.е. водорода добавили 4+2х моль (понятно, большой избыток).

Но затем "нагрели над никелевым катализатором" и пошла реакция,

как вы правильно указали: C2H4+H2=C2H6

При этом 1 моль этилена превратилось в 1 моль этана, присоединив 1 моль водорода.

В результате Смесь_2 имеет состав:

метан           этан          метиламин          водород                всего в смеси

1моль         1моль             х моль              3+2х моль                5+3х моль

Зная количество вещества и молярные массы веществ выразим массу каждого компонента:

метан           этан          метиламин          водород                всего в смеси

1моль         1моль             х моль              3+2х моль                5+3х моль

    16 г           30 г                31х г                   6+4х г         

По первой строчке нетрудно посчитать, что всего в смеси    5+3х моль

а по второй, суммируя, находим ее массу 52+35х грамм

Но массу смеси можно найти и по формуле m=M(c)*n(c)

Тогда, используя заботливо найденную вами молярную массу смеси, получаем выражение 11,2(5+3х)   

В результате у нас уравнение с одним неизвестным:   52+35х = 11,2(5+3х)

решая которое находим количество вещества метиламина в нашей порции исходной смеси: х=2,86 моль    

Итак, исходная Смесь_0 содержала:

метан         этилен          метиламин          всего     

1моль         1моль             2,86 моль         4,86 моль 

Оставляю вам удовольствие самостоятельно найти мольную долю каждого компонента,
а мольные доли, как известно, равны объемным долям ...    

 

[лимончик2054]

водорода 3+2x моль, потому что этилен присоединил 1 моль?

[M_GM]

Естественно!

[лимончик2054]

Спасибо!