Каков состав смеси метана и этана в массовых долях, если при сгорании 28 г этой смеси образуется 41,44 л углекислого

Морской_Капитан_1498

64

Для решения этой задачи нам потребуется использовать знание о стехиометрии реакций сгорания газов, а именно молярных соотношений между реагентами и продуктами реакции.

1. Составим уравнение реакции сгорания метана (CH₄):
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

2. Составим уравнение реакции сгорания этана (C₂H₆):
C₂H₆ + 7/2O₂ → 2CO₂ + 3H₂O

3. Предположим, что в смеси массой m грамм содержится x массовых долей метана (CH₄) и (1-x) массовой долей этана (C₂H₆).

4. Рассчитаем количество молей метана (n₁) и этана (n₂), используя массовые доли:
n₁ = m*x/M₁, где М₁ - молярная масса метана (16 г/моль)
n₂ = m*(1-x)/M₂, где М₂ - молярная масса этана (30 г/моль)

5. Рассчитаем количество молей углекислого газа (nCO₂), используя данные о его объеме (VCO₂) и условиях нормального давления и температуры (н.у.):
nCO₂ = VCO₂/22,4 л/моль

6. Используя стехиометрию уравнений реакции, найдем соотношение между количествами молей газов:
nCO₂ = 1/2*n₁ + 2*n₂

7. Подставим значения n₁ и n₂ из пунктов 4 и 6 в уравнение:
VCO₂/22,4 = 1/2*(m*x/M₁) + 2*(m*(1-x)/M₂)

8. Решим полученное уравнение относительно x, массовой доли метана:
x = (2*VCO₂*M₁)/(22,4*(2*M₂ + M₁))

Теперь, когда у нас есть формула для расчета массовой доли метана в смеси, мы можем подставить известные значения и решить ее.

Дано:
VCO₂ = 41,44 л
M₁ = 16 г/моль
M₂ = 30 г/моль

x = (2*41,44*16)/(22,4*(2*30 + 16))
x ≈ 0,3819

Ответ: Массовая доля метана в смеси составляет около 0,3819 или примерно 38,19%.