Каковы массовые доли бензола и стирола в данной смеси, при условии, что при сжигании такой же смеси выделился оксид

Радуга_4817

12

Данная задача относится к разделу органической химии. Чтобы определить массовые доли бензола и стирола в смеси, мы должны рассмотреть два процесса: сжигание и полимеризацию.

Сначала рассмотрим сжигание.

При сжигании смеси бензола и стирола выделился оксид углерода (IV) объемом 89,6 л. По уравнению горения бензола и стирола, мы знаем, что при полном сгорании 1 моль этих веществ выделяется 6 молей \(CO_2\). Таким образом, объем \(CO_2\) составляет 6 моль на 1 моль бензола и стирола.

Из объема \(CO_2\) идентифицируем оксид углерода (IV), мы можем рассчитать количество моль бензола и стирола в смеси. Мольное соотношение бензола и стирола можно найти с помощью балансированного химического уравнения:

\[
C_6H_6 + C_8H_{10} \to 16CO_2 + 6H_2O
\]

Согласно уравнению, на 1 моль бензола и стирола образуется 16 молей \(CO_2\). Значит, мольное соотношение бензола и стирола равно 1:1.

Теперь рассмотрим полимеризацию.

При полимеризации такого же количества стирола, содержащегося в смеси, образуется 16,64 г полистирола с выходом 80%. Это означает, что 80% стирола проходит реакцию полимеризации, а остальные 20% остаются в неизменной форме.

Рассчитаем количество моль стирола, образовавшего полистирол. Для этого воспользуемся уравнением реакции полимеризации:

\[
C_8H_{10} \to C_8H_8
\]

1 моль стирола полимеризуется в 1 моль полистирола. Тогда количество моль стирола, превращенного в полистирол, равно массе полистирола, поделенной на молярную массу стирола:

\[
n_{стирола} = \frac{m_{полистирола}}{M_{стирола}}
\]

\[
n_{стирола} = \frac{16,64}{104,15}
\]

\[
n_{стирола} \approx 0,160 моль
\]

Так как мольное соотношение бензола и стирола в смеси равно 1:1, то количество моль бензола также равно 0,160 моль.

Для определения массовых долей воспользуемся формулой:

\[
массовая\;доля = \frac{масса\;компонента}{общая\;масса\;смеси}\times 100\%
\]

Масса бензола в смеси:

\[
m_{бензола} = n_{бензола}\times M_{бензола}
\]

\[
m_{бензола} = 0,160 \times 78,11
\]

Масса стирола в смеси:

\[
m_{стирола} = n_{стирола}\times M_{стирола}
\]

\[
m_{стирола} = 0,160 \times 104,15
\]

Общая масса смеси:

\[
m_{смеси} = m_{бензола} + m_{стирола}
\]

Теперь мы можем рассчитать массовые доли:

\[
массовая\;доля_{бензола} = \frac{m_{бензола}}{m_{смеси}}\times 100\%
\]

\[
массовая\;доля_{стирола} = \frac{m_{стирола}}{m_{смеси}}\times 100\%
\]

Подставим значения и рассчитаем:

\[
массовая\;доля_{бензола} = \frac{0,160 \times 78,11}{0,160 \times 78,11 + 0,160 \times 104,15}\times 100\%
\]

\[
массовая\;доля_{стирола} = \frac{0,160 \times 104,15}{0,160 \times 78,11 + 0,160 \times 104,15}\times 100\%
\]

После вычислений, получаем массовые доли:

Массовая доля бензола в смеси: около 32,7%

Массовая доля стирола в смеси: около 67,3%

Таким образом, массовая доля бензола составляет примерно 32,7%, а массовая доля стирола - примерно 67,3%.