Question

Вычислите объем этана(н.у) можно получить в результате взаимодействия 14л ацетилена и 20л водорода, если выход этана составляет 75% от теоретически возможного

Answer 1

Окей, давайте разберемся с этим вопросом.

Для того чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать соотношение стехиометрии реакции, которая описывает взаимодействие ацетилена и водорода для образования этана.

Уравнение реакции между ацетиленом (C₂H₂) и водородом (H₂) можно записать следующим образом:

C₂H₂ + 2H₂ -> C₂H₆

Из уравнения видно, что на одну молекулу ацетилена требуется 2 молекулы водорода для образования одной молекулы этана.

Теперь рассмотрим данные задачи:

Объем ацетилена (V₁) = 14 литров
Объем водорода (V₂) = 20 литров
Выход этана (Y) = 75% = 0.75 (в десятичной форме)

Теперь, чтобы найти объем этана, который можно получить, мы должны:

1. Найти количество молекул ацетилена (N₁) и водорода (N₂), используя их соответствующие объемы и уравнение Идеального газа:

N = (V * P) / (R * T)

где N - количество молекул, V - объем газа, P - давление, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах.

Предположим, что давление и температура постоянны.

2. Найдите количество молекул этана (N₃), которое можно получить, умножив количество молекул ацетилена (N₁) на коэффициент стехиометрии (1) и учтите выход этана (Y):

N₃ = N₁ * 1 * Y

3. Найдите объем этана (V₃):

V₃ = N₃ * (R * T) / P

Теперь приступим к вычислениям.

1. Вычисление количества молекул ацетилена (N₁) и водорода (N₂):

Давайте предположим, что давление и температура постоянны и равны нормальным условиям (NTP): P = 1 атм, T = 273 K.

Для ацетилена (C₂H₂):
N₁ = (V₁ * P) / (R * T)
= (14 * 1) / (0.0821 * 273)
≈ 0.605 моль

Для водорода (H₂):
N₂ = (V₂ * P) / (R * T)
= (20 * 1) / (0.0821 * 273)
≈ 0.912 моль

2. Вычисление количества молекул этана (N₃), учитывая выход этана (Y):

N₃ = N₁ * 1 * Y
= 0.605 * 1 * 0.75
≈ 0.453 моль

3. Вычисление объема этана (V₃):

V₃ = N₃ * (R * T) / P
= 0.453 * (0.0821 * 273) / 1
≈ 10.7 литров

Таким образом, объем этана (н.у), который можно получить в результате взаимодействия 14 литров ацетилена и 20 литров водорода, при условии выхода этана 75%, составляет примерно 10.7 литров.