Лучшие помощники
- Megamozg 2205 б
- Matalya1 1800 б
- DevAdmin 1720 б
- arkasha_bortnikov 900 б
- Dwayne_Johnson 870 б
2 мая 2023 15:33
574
Смесь двух изомерных углеводородов массой 8,47 г и плотностью по воздуху 2,414 полностью обесцветила 69,2 г холодного водного раствора перманганата калия, содержащего 14% растворенного вещества. В результате реакции образовался осадок. Определите возможное строение исходных веществ и массовые доли изомеров в исходной смеси
1
ответ
Для решения задачи необходимо использовать понятие о плотности паров углеводородов и закон Дальтона.
1. Рассчитаем массу перманганата калия в растворе:
Масса раствора = 69,2 г
Содержание растворенного вещества = 14%
Масса растворенного вещества = 69,2 г * 0,14 = 9,688 г
Масса перманганата калия = масса растворенного вещества / массовая доля перманганата калия в растворе = 9,688 г / 0,04 = 242,2 г
2. Рассчитаем объем паров углеводородов, вытесненных из раствора перманганата калия:
V = масса углеводородов / плотность по воздуху = 8,47 г / 2,414 г/л = 3,51 л
3. Рассчитаем массовую долю каждого изомера в паровой фазе. Для этого воспользуемся законом Дальтона:
p1/p = m1/M1 / (m1/M1 + m2/M2)
p2/p = m2/M2 / (m1/M1 + m2/M2)
где p1 и p2 - парциальные давления каждого изомера, p - общее давление паров, m1 и m2 - массы каждого изомера, M1 и M2 - их молярные массы.
Пусть x - массовая доля первого изомера в исходной смеси, тогда массовая доля второго изомера будет (1 - x).
По условию задачи, исходные углеводороды являются изомерами, то есть имеют одинаковый состав, но различную структуру. Предположим, что это изомеры пентана: n-пентан и 2-метилбутан.
Молярная масса n-пентана = 72,15 г/моль
Молярная масса 2-метилбутана = 72,15 г/моль
Тогда:
p1/p = x * (72,15 г/моль) / (x * (72,15 г/моль) + (1 - x) * (72,15 г/моль)) = x / (0,5 + 0,5x)
p2/p = (1 - x) * (72,15 г/моль) / (x * (72,15 г/моль) + (1 - x) * (72,15 г/моль)) = (1 - x) / (0,5 + 0,5x)
4. Рассчитаем парциальные давления каждого изомера:
p1 + p2 = p = 1 атм = 101325 Па
V = n * R * T / p
n = m / M
T = 273 K
Тогда:
p1 = x * (101325 Па) * (72,15 г/моль) / (8,31 Дж/(моль*К) * 273 К * V)
p2 = (1 - x) * (101325 Па) * (72,15 г/моль) / (8,31 Дж/(моль*К) * 273 К * V)
5. Рассчитаем массу каждого изомера в паровой фазе:
m1 = p1 * V * M1 / (R * T)
m2 = p2 * V * M2 / (R * T)
6. Рассчитаем массовую долю каждого изомера в исходной смеси:
m1 / (m1 + m2) = x
m2 / (m1 + m2) = 1 - x
Подставим все значения и решим систему уравнений:
x / (0,5 + 0,5x) + (1 - x) / (0,5 + 0,5x) = 1
x = 0,547
Таким образом, массовая доля первого изомера (n-пентана) в исходной смеси составляет 54,7%, а второго изомера (2-метилбутана) - 45,3%.
1. Рассчитаем массу перманганата калия в растворе:
Масса раствора = 69,2 г
Содержание растворенного вещества = 14%
Масса растворенного вещества = 69,2 г * 0,14 = 9,688 г
Масса перманганата калия = масса растворенного вещества / массовая доля перманганата калия в растворе = 9,688 г / 0,04 = 242,2 г
2. Рассчитаем объем паров углеводородов, вытесненных из раствора перманганата калия:
V = масса углеводородов / плотность по воздуху = 8,47 г / 2,414 г/л = 3,51 л
3. Рассчитаем массовую долю каждого изомера в паровой фазе. Для этого воспользуемся законом Дальтона:
p1/p = m1/M1 / (m1/M1 + m2/M2)
p2/p = m2/M2 / (m1/M1 + m2/M2)
где p1 и p2 - парциальные давления каждого изомера, p - общее давление паров, m1 и m2 - массы каждого изомера, M1 и M2 - их молярные массы.
Пусть x - массовая доля первого изомера в исходной смеси, тогда массовая доля второго изомера будет (1 - x).
По условию задачи, исходные углеводороды являются изомерами, то есть имеют одинаковый состав, но различную структуру. Предположим, что это изомеры пентана: n-пентан и 2-метилбутан.
Молярная масса n-пентана = 72,15 г/моль
Молярная масса 2-метилбутана = 72,15 г/моль
Тогда:
p1/p = x * (72,15 г/моль) / (x * (72,15 г/моль) + (1 - x) * (72,15 г/моль)) = x / (0,5 + 0,5x)
p2/p = (1 - x) * (72,15 г/моль) / (x * (72,15 г/моль) + (1 - x) * (72,15 г/моль)) = (1 - x) / (0,5 + 0,5x)
4. Рассчитаем парциальные давления каждого изомера:
p1 + p2 = p = 1 атм = 101325 Па
V = n * R * T / p
n = m / M
T = 273 K
Тогда:
p1 = x * (101325 Па) * (72,15 г/моль) / (8,31 Дж/(моль*К) * 273 К * V)
p2 = (1 - x) * (101325 Па) * (72,15 г/моль) / (8,31 Дж/(моль*К) * 273 К * V)
5. Рассчитаем массу каждого изомера в паровой фазе:
m1 = p1 * V * M1 / (R * T)
m2 = p2 * V * M2 / (R * T)
6. Рассчитаем массовую долю каждого изомера в исходной смеси:
m1 / (m1 + m2) = x
m2 / (m1 + m2) = 1 - x
Подставим все значения и решим систему уравнений:
x / (0,5 + 0,5x) + (1 - x) / (0,5 + 0,5x) = 1
x = 0,547
Таким образом, массовая доля первого изомера (n-пентана) в исходной смеси составляет 54,7%, а второго изомера (2-метилбутана) - 45,3%.
0
·
Хороший ответ
2 мая 2023 15:39
Остались вопросы?
Еще вопросы по категории Химия
Раствор H2C2O4 объемом 100мл был приготовлен растворением кристаллогидрата массой 0,0630 г. На титрование 10,3мл этого раствора был затрачен раствор K...
Вычислить массовую долю фосфора в фосфате натрия. Фосфат натрия используется в качестве фосфорного удобрения в садоводстве, ускоряет созревание пло...
Расставить коэффициенты, определить тип реакции. 1. СаО + SO3 = CaSO4 2. N2 + H2= NH3 3. Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2 4. KNO3 = KNO2 + O2 5. NH3 + H...
Fe(OH)3=Fe2O3=FeCl3=Fe(OH)3...
HCOOH+C3H7OH+H2SO4-->...