Каков состав исходной смеси (в процентах по массе), если при полном сгорании смеси метана и этана с общей массой

Чтобы решить эту задачу, нам понадобится знакомство с термином "процент по массе" и принципом сохранения массы в химических реакциях.

В данной задаче нам сказано, что при полном сгорании смеси метана (CH4) и этана (C2H6) с общей массой 85 г образуется вода (H2O). Наша цель - определить состав исходной смеси по массе.

Для начала давайте найдем массу воды, сформировавшейся в результате реакции. Дано, что при сгорании образуется вода, и поскольку вода не подвергается дальнейшим реакциям, масса воды будет равна общей массе исходной смеси, то есть 85 г.

Теперь нам нужно найти массу каждого компонента (метана и этана) в исходной смеси.

Предположим, что масса метана в исходной смеси составляет x граммов. Тогда масса этана будет (85 - x) граммов, так как общая масса равна 85 г.

При полном сгорании метана и этана образуется вода и углекислый газ (СО2). Мы знаем, что воды получилось 85 г, но нам нужно понять, сколько массы углекислого газа образовалось.

Рассмотрим реакции сгорания для метана и этана:

Метан:
CH4 + 2О2 -> CO2 + 2H2O

Этан:
C2H6 + 7/2О2 -> 2CO2 + 3H2O

Из этих уравнений видно, что при сгорании 1 моль метана образуется 1 моль углекислого газа и 2 моля воды. Аналогично, для этана - 2 моля углекислого газа и 3 моля воды.

Таким образом, для каждого компонента смеси мы можем написать следующее уравнение:

Метан:
\(\frac{{x \, \text{{граммов}}}}{{16 \, \text{{грамм/моль}}}} = \frac{{1 \, \text{{моль CO2}}}}{{44 \, \text{{грамм/моль}}}}\) (мольный коэффициент для CO2)

Этан:
\(\frac{{(85 - x) \, \text{{граммов}}}}{{30 \, \text{{грамм/моль}}}} = \frac{{2 \, \text{{моль CO2}}}}{{44 \, \text{{грамм/моль}}}}\) (мольный коэффициент для CO2)

Решим эти уравнения.

Выразим x из первого уравнения:
\(x = \frac{{16}}{{44}} \times 1 \times 44 = 16\) граммов метана.

Теперь найдем массу этана:
\(85 - 16 = 69\) граммов этана.

Таким образом, исходная смесь состоит из 16 граммов метана и 69 граммов этана.

Для определения состава смеси в процентах по массе мы можем использовать следующие формулы:
\(\text{{Массовая доля компонента}} = \frac{{\text{{Масса компонента}}}}{{\text{{Общая масса смеси}}}} \times 100\%\)

Для метана:
\(\text{{Массовая доля метана}} = \frac{{16}}{{85}} \times 100\% \approx 18.82\%\)

Для этана:
\(\text{{Массовая доля этана}} = \frac{{69}}{{85}} \times 100\% \approx 81.18\%\)

Таким образом, состав исходной смеси метана и этана в процентах по массе будет примерно 18.82% метана и 81.18% этана.