Question

Относительная плотность смеси озона и кислорода по гелию равна 8,8. Определите минимальный объем (дм3, н.у.) такой смеси, необходимой для полного окисления смеси ацетилена, бутана и 2-метилпропана массой 100 г и относительной плотностью по водороду 26.6.

Answer 1

Мср(смеси у.в.)=26,6∙2=53,2 г/моль
Пусть доля С2H2 в смеси = х, тогда доля C4H10 = 1-х.
Мср = M(С2H2) ∙ x + M(C4H10) ∙ (1-x)
53,2 = 26х + 58 - 58х
4,8 = 32х
х=0,15 (15%)
Т.е. 15% смеси составляет ацетилен и 85% - алканы (бутан и 2-метилпропан).

n(С2H2) = 100 ∙ 0,15 / 26 = 0,577 моль
n(C4H10) = 100 ∙ 0,85 / 58 = 1,466 моль

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

Для сжигания 2 моль С2H2 нужны 5 моль О2,
для сжигания 0,577 моль С2H2 нужны 0,577 ∙ 5 / 2 = 1,443 моль О2

Для сжигания 2 моль C4H10 нужны 13 моль О2,
для сжигания 1,47 моль C4H10 нужны 1,466 ∙ 13 / 2 = 9,529 моль О2
Всего для сжигания смеси у.в. нужны 1,443 + 9,529 = 10,97 моль О2
V(O2) = 10,97 ∙ 22,4 = 245,7 л

3 О2 = 2 О3, поэтому для сжигания смеси у.в. нужны 245,7 ∙ 2 / 3 = 163,8 л О3

Определим состав окислителя:
М(смеси О2+О3) = 8,8 ∙ 4 = 35,2 г/моль
Пусть доля О2 в смеси = у, тогда доля О3 = 1-у.
М(смеси О2+О3) = M(О2) ∙ у + M(О3) ∙ (1-у)
35,2 = 32у + 48 - 48у
12,8 = 16х
х=0,8
Т.е. 80% смеси составляет кислород и 20% - озон.

V(смеси О2+О3) = 245,7 ∙ 0,8 + 163,8 ∙ 0,2 = 229 л