Question

Молярная масса смеси озона и кислорода равна 44,8. Определите миним. объём такой смеси, необходимой для полного окисления смеси ацетилена, бутана и 2-метилпропана массой 55 г и относит. плотностью по неону 2,5(н. у.)

Answer 1

Сначала надо определить состав смеси углеводородов.
Мср(смеси у.в.)=2,5∙20,2=50,5 г/моль
Пусть доля С2H2 в смеси = х, тогда доля C4H10 = 1-х.
Мср = M(С2H2) ∙ x + M(C4H10) ∙ (1-x)
50,5 = 26х + 58 - 58х
7,5 = 32х
х=0,234 (23,4%)
Т.е. 23,4% смеси составляет ацетилен и 76,6% - алканы (бутан и 2-метилпропан).
n(С2H2) = 55 ∙ 0,234 / 26 = 0,5 моль
n(C4H10) = 55 ∙ 0,766 / 58 = 0,73 моль

2С2H2 + 5O2 → 4CO2 + 2H2O
2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O

Для сжигания 2 моль С2H2 нужны 5 моль О2,
для сжигания 0,5 моль С2H2 нужны 0,5 ∙ 5 / 2 = 1,25 моль О2

Для сжигания 2 моль C4H10 нужны 13 моль О2,
для сжигания 0,73 моль C4H10 нужны 0,73 ∙ 13 / 2 = 4,75 моль О2
Всего для сжигания смеси у.в. нужны 1,25 + 4,75 = 6 моль О2
V(O2) = 6 ∙ 22,4 = 134,4 л

3 О2 = 2 О3, поэтому для сжигания смеси у.в. нужны 134,4 ∙ 2 / 3 = 89,6 л О3

Определим состав окислителя:
М(смеси О2+О3) = 44,8 г/моль
Пусть доля О2 в смеси = у, тогда доля О3 = 1-у.
М(смеси О2+О3) = M(О2) ∙ у + M(О3) ∙ (1-у)
44,8 = 32у + 48 - 48у
3,2 = 16х
х=0,2
Т.е. 20% смеси составляет кислород и 80% - озон.

V(смеси О2+О3) = 134,4 ∙ 0,2 + 89,6 ∙ 0,8 = 98,5 л