Какова массовая доля выхода продукта после пропускания всего ацетилена объемом 20 л, под давлением 2500 кПа

Для решения данной задачи нам потребуется применить некоторые знания из физической химии. Давайте пошагово решим ее.

Шаг 1: Найти объем газовых продуктов реакции после прохождения через реактор с активированным углем.

Мы знаем, что объем ацетилена равен 20 л. Давление ацетилена составляет 2500 кПа, а температура равна 25 градусов. Для начала, проверим, в каких условиях задано давление газа.

Один бар равен 100 кПа, поэтому переведем давление из килопаскалей в бары:
\[ P_{\text{бар}} = \frac{P_{\text{кПа}}}{100} = \frac{2500}{100} = 25 \, \text{бар} \]

Также нужно учесть температуру в задаче.

Температуру нужно перевести в абсолютную шкалу Кельвина, прибавив 273 к температуре в градусах Цельсия:
\[ T_{\text{К}} = T_{\text{°C}} + 273 = 25 + 273 = 298 \, \text{K} \]

Теперь, зная давление и температуру ацетилена, мы можем использовать уравнение состояния идеального газа, чтобы найти количество вещества ацетилена:
\[ n = \frac{PV}{RT} \]
где \( n \) - количество вещества, \( P \) - давление, \( V \) - объем, \( R \) - универсальная газовая постоянная, \( T \) - температура.

Универсальная газовая постоянная \( R \) равна 0.0821 атм⋅л/(моль⋅K), но так как нам дано давление в барах, объем в литрах и температура в Кельвинах, нам нужно перевести ее в правильные единицы:
\[ R = 0.0821 \times \frac{\text{л} \cdot \text{атм}}{\text{моль} \cdot \text{K}} \]
\[ R = 0.0821 \times 101 \times \frac{\text{кПа} \cdot \text{л}}{\text{моль} \cdot \text{K}} \]
\[ R = 8.31 \frac{\text{кПа} \cdot \text{л}}{\text{моль} \cdot \text{K}} \]

Теперь, подставим известные значения в уравнение и рассчитаем количество вещества ацетилена:
\[ n_{\text{C}_2\text{H}_2} = \frac{P_{\text{бар}} \cdot V}{R \cdot T_{\text{K}}} \]
\[ n_{\text{C}_2\text{H}_2} = \frac{25 \cdot 20}{8.31 \cdot 298} \approx 8.1 \, \text{моль} \]

Шаг 2: Найти массу ацетилена.

Теперь, нам нужно найти массу ацетилена, исходя из его количества вещества и молярной массы. Молярная масса ацетилена (\( \text{C}_2\text{H}_2 \)) равна 26 г/моль, поэтому:
\[ m_{\text{C}_2\text{H}_2} = n_{\text{C}_2\text{H}_2} \cdot M_{\text{C}_2\text{H}_2} \]
\[ m_{\text{C}_2\text{H}_2} = 8.1 \cdot 26 \approx 211.6 \, \text{г} \]

Шаг 3: Найти массовую долю выхода продукта.

Массовая доля (\( w \)) определяется как отношение массы искомого вещества к массе исходного вещества:
\[ w = \frac{m_{\text{product}}}{m_{\text{initial}}} \times 100\% \]

В данном случае, масса продукта (конденсата) составляет 119 мл, а плотность жидкости равна 0.88 г/мл, поэтому:
\[ m_{\text{product}} = V_{\text{product}} \cdot \rho_{\text{liquid}} \]
\[ m_{\text{product}} = 119 \cdot 0.88 \approx 104.72 \, \text{г} \]

Теперь, подставим значения в формулу массовой доли:
\[ w = \frac{m_{\text{product}}}{m_{\text{initial}}} \times 100\% \]
\[ w = \frac{104.72}{211.6} \times 100\% \approx 49.48\% \]

Таким образом, массовая доля выхода продукта составляет примерно 49.48%.