Question

Имеется смесь предельного, этиленового и ацетиленового углеводородов, которая тяжелее воздуха. объем кислорода, необходимый для полного сгорания смеси, в 1,5 раза превышает объем образующегося при этом со2. плотность по водороду газовой смеси, полученной после пропускания исходной смеси через избыток аммиачного раствора хлорида меди (i), на 4 меньше плотности по водороду исходной смеси. определите строение и мольные доли углеводородов в исходной смеси, если известно, что все они содержат одинаковое число атомов водорода.

Answer 1

Алкан - CmH2m+2, алкен - CnH2n и алкин - CoH2o-2;

по условию, 2*m+2 = 2*n, 2*n = 2*o-2, т.е. m+1 = n, n = o-1, o-m = 2;

в смеси x моль алкана, y моль алкена и z моль алкина, поэтому
(14*m+2)*x+(14*m+14)*y+(14*m+26)*z/(x+y+z)>29 (1);

ур-я р-ий сгорания алкана, алкена и алкина:

а) CmH2m+2 + (1.5*m+0.5)O2 = mCO2 + (m+1)H2O, с x моль CmH2m+2 реаг-т 1.5*m*x+0.5*x моль O2 и обр-я m*x CO2;

б) Cm+1H2m+2 + (1.5*m+1.5)O2 = (m+1)CO2 + (m+1)H2O, с y моль Cm+1H2m+2 реаг-т 1.5*m*y+1.5*y моль O2 и обр-я m*y+y моль CO2;

в) Cm+2H2m+2 + (1.5*m+2.5)O2 = (m+2)CO2 + (m+1)H2O, с z моль Cm+2H2m+2 реаг-т 1.5*m*z+2.5*z моль O2 и обр-я m*z+2*z моль CO2;

по условию,
1.5*(m*x+m*y+y+m*z+2*z) = 1.5*m*x+0.5*x+1.5*m*y+1.5*y+1.5*m*z+2.5*z, откуда x = z (2), т.е. в исх. смеси равное кол-о алкана и алкина;

с учетом (2), неравенство (1) упрощается до 1.03445*x+0.51724*y<0.96552*m*x+0.48276*m*y (1а);

с [Cu(NH3)2]Cl реаг-т только алкин и, в соотв-и с условием пол-м
(14*m+2)*x+(14*m+14)*y+(14*m+26)*x/(2*x+y)-(14*m+2)*x+(14*m+14)*y/(x+y) = 8, после упрощения кот-о, находим, что 2*y = x (y = 1, x = 2) - (3);

с учетом (3), неравенство (1а) принимает вид 2.58614*y<2.4138*m*y или 1.0714<m (1б), т.е. в мол-е алкана минимум 2 атома C;

т.о. единственный вар-т смеси (с оговоркой, что в смеси все у.в. - газы при станд. условиях), удовл-й условию - 2 моль C2H6, 1 моль C3H6 и 2 моль C4H6, причем C4H6 - бутин-1 (в смеси только бутин-1 реаг-т с [Cu(NH3)2]Cl);

мольные доли C2H6 и C4H6 соотв-о равны 2/(2+1+2) = 0.4 (40%), мольная доля C3H6 равна 1/(2+1+2) = 0.2 (20%).