Какие массовые доли пропина и пропена в исходной смеси, если при сгорании образуется 40,32 л (н.у.) углекислого газа

Для решения этой задачи мы будем использовать закон Джоуля-Люссака, который гласит: "Все газы в реакции объемными долями подвергаются одинаковым изменениям, при условии, что они находятся в одинаковых условиях температуры и давления".

Чтобы найти массовые доли пропина и пропена в исходной смеси, нам необходимо определить количество этих газов, которое реагирует друг с другом, исходя из объемной доли углекислого газа (CO2) и объемной доли воды (H2O), полученных при сгорании.

Начнем с уравнения реакции сгорания пропана (C3H8):

C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

Из уравнения видно, что на 1 молекулу пропана (C3H8) требуется 5 молекул кислорода (O2), чтобы полностью сгореть и образовать 3 молекулы углекислого газа (CO2) и 4 молекулы воды (H2O).

Известно, что образуется 40,32 л (н.у.) углекислого газа и 27,9 г воды. Теперь нам нужно преобразовать эти данные в массовые доли.

1. Рассчитаем количество молекул углекислого газа:

Объем (V) углекислого газа можно рассчитать по формуле:

V = n * Vm,

где n - количество молекул газа, Vm - молярный объем газа при нормальных условиях (Vm = 22,4 л/моль).

Таким образом,

n(CO2) = V(CO2) / Vm = 40,32 л / 22,4 л/моль = 1,8 моль.

2. Рассчитаем количество молекул воды:

Масса (m) воды можно рассчитать с использованием молярной массы H2O (M(H2O) = 18 г/моль), затем определить количество молекул.

m(H2O) = 27,9 г

n(H2O) = m(H2O) / M(H2O) = 27,9 г / 18 г/моль = 1,55 моль.

3. Теперь рассчитаем количество пропина (C3H8), используя соотношение в уравнении реакции:

n(C3H8) = n(CO2) / 3 = 1,8 моль / 3 = 0,6 моль.

4. Рассчитаем количество пропена (C3H6), так как всего 3 углеродных атома:

n(C3H6) = 0,6 моль.

5. Рассчитаем массу пропина и пропена:

Масса пропина (m(C3H8)) можно рассчитать с использованием молярной массы C3H8 (M(C3H8) = 44 г/моль) и количества молекул (n(C3H8)):

m(C3H8) = n(C3H8) * M(C3H8) = 0,6 моль * 44 г/моль = 26,4 г.

Масса пропена (m(C3H6)) можно рассчитать с использованием молярной массы C3H6 (M(C3H6) = 42 г/моль) и количества молекул (n(C3H6)):

m(C3H6) = n(C3H6) * M(C3H6) = 0,6 моль * 42 г/моль = 25,2 г.

6. Окончательно рассчитаем массовые доли пропина и пропена:

Массовая доля пропина (x(C3H8)) рассчитывается следующим образом:

x(C3H8) = m(C3H8) / (m(C3H8) + m(C3H6)) = 26,4 г / (26,4 г + 25,2 г) ≈ 0,51 (или 51%).

Массовая доля пропена (x(C3H6)) рассчитывается следующим образом:

x(C3H6) = m(C3H6) / (m(C3H8) + m(C3H6)) = 25,2 г / (26,4 г + 25,2 г) ≈ 0,49 (или 49%).

Таким образом, массовая доля пропина в исходной смеси составляет около 51%, а массовая доля пропена - около 49%.