имеется газообразная смесь угарного газа и водорода. относительная плотность по гелию меньше 2,4. после пропускания смеси над нагретым катализатором образовался метанол с выходом 80%, а относительная плотность по гелию полученной газовой смеси стала больше 2,6. укажите максимальное значение объемной доли в процентах водорода исходной газовой смеси в условиях опыта метанол - газ

дано: смесь со(г) +н₂(г)

dсм(не) < 2,4

η(сн₃он) (г) = 80 %

dсм(не) > 2,6

найти:   φ(н₂)

решение

    молярные массы: м(не) = 4 г/моль;   м(н₂) = 2*1 = 2 г/моль;   м(со) = 12+16 = 28 г/моль;   м(сн₃он) = 12+4+16 = 32 г/моль

1). оценим состав смеси до реакции

dсм(не) = мсм/м(не)   ⇒ мсм = d * м(не)

мсм < 2,4 *4 ;   ⇒ мсм < 9,6   (г/моль)

28 *х + 2*(1-х) = (26х + 2) (г/моль) молярная масса смеси

х мольная доля угарного газа (она удобнее для вычислений) ⇒

(1 - х) мольная доля водорода   ⇒

28 * х + 2 * (1 - х) = 26х + 2 молярная масса смеси

26х + 2 < 9,6   ⇒ х < (9,6-2)/26;     х < 0,2(923076)

со + 2н₂   (> cн₃он

    согласно реакции соотношение со : н₂ = 1 : 2, т.е. мольная доля   со должна быть равна 1/3, но 1/3 > 0,2(923076), значит, водород в смеси в избытке и дальнейшие расчеты по со

2) оценим состав смеси после реакции

    выход спирта по условию 80% (или, что удобнее, 0,8), значит, по уравнению,

0,8 х молей или   32*0,8х   = 25,6х г образовалось метанола

0,8х молей прореагировало угарного газа

х - 0,8х = 0,2х молей или 28*02х = 5,6 х г осталось со в смеси

0,8х * 2 = 1,6х водорода вступило в реакцию

(1-х) - 1,6х = (1 - 2,6х) молей или 2*(1 - 2,6х) = (2 - 5,2х) г н₂ осталось

0,2х + 0,8х + 1 - 2,6х = (1 - 1,6х) молей всего в смеси после реакции

(5,6х + 25,6х + (2 - 5,2х))/(1 - 1,6х) молярная масса смеси после реакции

(5,6х + 25,6х + (2 - 5,2х))/(1 - 1,6х) > 2,6 * 4 по условию

31,2х -5,2х + 2 > 10,4 * (1 - 1,6х)

26х + 16,64х > 10,4 - 2

42,64х > 8,4   ⇒

х > 8,4/42,64 ;   х > ~ 0,197( значение округлено)   уточненная доля со в смеси

1 - х <   1 - 0,197 ; 1 - х < 0,803 (примерно)

3). определение максимальной доли водорода в %

0,803 = 0,8943*100% = 80,3%

    т.о, максимальная мольная доля водорода в смеси не превышает 80 %. поскольку в   подчеркнуто, что все вещества - газы, то мольные доли равны объемным.

сасо3=сао+н2о

сао+н2о=са(он)2

2са(он)2+со2=2сасо3+н2о

сасо3+н2о+со2=са(нсо3)2

са(нсо3)2=сасо3+н2о+со2

т.к mg(магний) дан не в избытке, то ведем расчет по нему. видем, что по уравнению реакции mg   и   водорода равное количество - 1. тогда   и количество водорода равно количеству магния( как выше было сказано это 1,5 моль). объём водорода найдем по формуле: v=vm*n, v=22,4л/моль*1.5моль=33,6л. это ответ (3)