Каковы массовые доли хлора и пропана в газовой смеси после смешивания 1,6 л смеси пропана и пропена, содержащей

Содержание: Расчет массовых долей смесей газов

Инструкция: При расчете массовых долей смесей газов необходимо использовать законы сохранения массы и объема. Для начала, определим количество пропана и хлора в реакцию перманганата калия с хлороводородной кислотой.

1. Рассчитаем количество вещества перманганата калия (KMnO4):
Масса перманганата калия = масса = плотность × объем = 26,5 мл × 1,1 г/мл = 29,15 г
Молярная масса KMnO4 ≈ 158 г/моль

Количество вещества KMnO4 = масса / молярная масса = 29,15 г / 158 г/моль ≈ 0,184 моль

2. Рассчитаем количество вещества хлороводородной кислоты (HCl):
Масса HCl = масса = плотность × объем = 26,5 мл × 1,1 г/мл = 29,15 г
Молярная масса HCl ≈ 36,5 г/моль

Количество вещества HCl = масса / молярная масса = 29,15 г / 36,5 г/моль ≈ 0,798 моль

3. Согласно уравнению реакции KMnO4 + 5HCl → KCl + MnCl2 + 5H2O, на одну моль перманганата калия приходится 5 молей хлороводородной кислоты.

Количество вещества хлора = количество вещества HCl × (1 моль хлора / 5 моль HCl) ≈ 0,798 моль × 1/5 ≈ 0,160 моль

4. Теперь рассчитаем количество пропана и пропена в исходной смеси.

Объем пропана = общий объем смеси × (объем пропана и пропена / общий объем смеси)
= 1,6 л × (1 - 56%) = 1,6 л × 0,44 = 0,704 л

Объем пропена = общий объем смеси × (объем пропена / общий объем смеси)
= 1,6 л × 56% = 1,6 л × 0,56 = 0,896 л

5. Далее, используя идеальный газовый закон (PV = nRT), рассчитаем количество вещества пропана и пропена в условиях н.у. (нормальных условиях), где P = 1 атм, V = 22,4 л/моль, T = 273 К.

Количество вещества пропана = P × V / (R × T)
= 1 атм × 0,704 л / (0,0821 л·атм/(моль·К) × 273 К) ≈ 0,030 моль

Количество вещества пропена = P × V / (R × T)
= 1 атм × 0,896 л / (0,0821 л·атм/(моль·К) × 273 К) ≈ 0,038 моль

Теперь, чтобы рассчитать массовые доли хлора и пропана в газовой смеси после смешивания, нужно знать их молярные массы.

Молярная масса хлора (Cl2) = 35,5 г/моль
Молярная масса пропана (C3H8) = (12,01 г/моль × 3) + (1,007 г/моль × 8) ≈ 44,1 г/моль

Вычислим массы хлора и пропана:

Масса хлора = количество вещества хлора × молярная масса хлора
= 0,160 моль × 35,5 г/моль ≈ 5,68 г

Масса пропана = количество вещества пропана × молярная масса пропана
= 0,030 моль × 44,1 г/моль ≈ 1,32 г

Теперь мы можем рассчитать массовые доли хлора и пропана:

Массовая доля хлора = масса хлора / общая масса смеси × 100%
= 5,68 г / (5,68 г + 1,32 г) × 100% ≈ 81%

Массовая доля пропана = масса пропана / общая масса смеси × 100%
= 1,32 г / (5,68 г + 1,32 г) × 100% ≈ 19%

Таким образом, массовая доля хлора составляет примерно 81%, а массовая доля пропана - около 19%.

Совет: Чтобы лучше понять процесс расчета массовых долей газовых смесей, рекомендуется изучить идеальный газовый закон и знать молярные массы соответствующих веществ.

Задание для закрепления: Найдите массовые доли пропена и хлора в газовой смеси, если после смешивания 2,5 л смеси пропана и пропена (содержащей 62% пропена по объему) с газом, полученным из реакции 8,5 г перманганата калия с 35 мл 25% хлороводородной кислоты (r = 1,2 г/мл).