Какова плотность по водороду газовой смеси, содержащей 12 литров этана и 3 литра этилена?

Zimniy_Son

3

Чтобы решить эту задачу, нам нужно знать молярные массы веществ и использовать уравнение идеального газа. Подсказка: можно воспользоваться Периодической системой элементов, чтобы найти молярные массы веществ.

1. Найдем молярные массы этана (C₂H₆) и этилена (C₂H₄). По Периодической системе элементов, массы атомов углерода (C) и водорода (H) равны 12 и 1, соответственно. Поэтому молярная масса этана (C₂H₆) равна:
\[12\, г/моль + 6 \cdot 1\, г/моль = 30\, г/моль.\]

Молярная масса этилена (C₂H₄) равна:
\[12\, г/моль + 4 \cdot 1\, г/моль = 28\, г/моль.\]

2. Затем, найдем количество веществ каждого газа. Для этого, нам понадобятся данные о объеме каждого газа.

Общий объем газовой смеси равен 12 литров этана + 3 литра этилена = 15 литров.

Объем каждого газа составляет:

Этан: \(\frac{{12\, л}}{{15\, л}} \cdot 100\, \% = 80\, \%\).

Этилен: \(\frac{{3\, л}}{{15\, л}} \cdot 100\, \% = 20\, \%\).

3. Теперь, можно вычислить массовую долю каждого газа. Массовая доля равна массе каждого газа, деленной на общую массу газовой смеси, умноженной на 100\%.

Масса этана: \(30\, г/моль \cdot 12\, л = 360\, г\).

Масса этилена: \(28\, г/моль \cdot 3\, л = 84\, г\).

Общая масса газовой смеси: \(360\, г + 84\, г = 444\, г\).

Массовая доля этана: \(\frac{{360\, г}}{{444\, г}} \cdot 100\, \% \approx 81\, \%\).

Массовая доля этилена: \(\frac{{84\, г}}{{444\, г}} \cdot 100\, \% \approx 19\, \%\).

4. Наконец, можно найти плотность по водороду газовой смеси. Для этого, умножим массовую долю каждого газа на их молярную массу, суммируем результаты, и разделим на молярную массу водорода (2 г/моль), так как каждый молекула этана или этилена содержит 2 атома водорода.

Плотность по водороду газовой смеси равна:
\[\frac{{0.81 \cdot 30\, г/моль + 0.19 \cdot 28\, г/моль}}{{2\, г/моль}} \approx 24.82\, г/л.\]

Таким образом, плотность по водороду газовой смеси составляет около 24.82 г/л.