При сжигании 11,2 л смеси метана и этана (н.у.) выделилось
646 кДж теплоты. Образовавшийся углекислый газ пропустили через 440 г раствора гидроксида натрия с концентрацией 2,75 моль/л
и плотностью 1,1 г/мл. Вычислите массовые доли веществ содержащихся в полученном растворе, если теплота сгорания метана
890 кДж/моль, а теплота сгорания этана 1560 кДж/моль.

Ответ

Автор - Baylor4

Дано:

$V(CH_{4})+V(C_{2}H_{6})=11.2;l\Q_{all}=646:kj\m_{p-pa}(NaOH)=440:gram\c(NaOH)=2.75:frac{mol}{l}\rho_{p-pa}(NaOH)=1.1:frac{gram}{ml}\q(CH_{4})=890:frac{kj}{mol}\q(C_{2}H_{6})=1560:frac{kj}{mol}\\-!!!-!!!-!!!-!!!-!!!-!!!-!!!-!!!-!!!-!!!-!!!-!!!-!!!-!!!-!!!-!!!-!!!-!!!-!!!-!!!-!!!-!!!-!!!-!!!-!!!-!!!-\omega'(NaOH)-?\omega'(Na_{2}CO_{3})-?$

Решение:

Запишем уравнения протекающих реакций:

$CH_{4}+2O_{2}-!!!-!!!-!!!-!!!!!!>!!!!!!!!!!!!^{Tuparrow};;;;CO_{2}+2H_{2}O\\2C_{2}H_{6}+7O_{2}-!!!-!!!-!!!-!!!!!!>!!!!!!!!!!!!^{Tuparrow};;;;4CO_{2}+6H_{2}O$

$V(CH_{4})+V(C_{2}H_{6})=11.2;l;;|div V_{m}\n(CH_{4})+n(C_{2}H_{6})=0.5:mol\\Q_{all}=n(CH_{4})times q(CH_{4})+n(C_{2}H_{6})times q(C_{2}H_{6})\\left { {{n(CH_{4})+n(C_{2}H_{6})=0.5:mol;;bold{(1)}} atop {n(CH_{4})times 890:frac{kj}{mol}+n(C_{2}H_{6})times 1560:frac{kj}{mol}=640:kj;;bold{(2)}}} right.$

$bold{1)}:n(CH_{4})+n(C_{2}H_{6})=0.5:mol;Rightarrow n(CH_{4})=0.5:mol-n(C_{2}H_{6})\\ bold{2)}:(0.5:mol-n(C_{2}H_{6}))times 890:frac{kj}{mol}+n(C_{2}H_{6})times 1560:frac{kj}{mol}=640:kj:leftrightarrow\\leftrightarrow445:kj-n(C_{2}H_{6})times 890:frac{kj}{mol} +n(C_{2}H_{6})times 1560:frac{kj}{mol}=640:kj:leftrightarrow$

$leftrightarrow n(C_{2}H_{6})(1560:frac{kj}{mol}-890:frac{kj}{mol})=650:kj-445:kj;;|div(1560:frac{kj}{mol}-890:frac{kj}{mol})\\bold{n(C_{2}H_{6})=frac{650:kj-445:kj}{1560:frac{kj}{mol}-890:frac{kj}{mol}}=0.306:mol}\bold{n(CH_{4})=0.194:mol}$

Найдём химическое количество выделившегося углекислого газа:

$left begin{array}{}n_{CH_{4}}(CO_{2})=n(CH_{4})=0.195:mol \n_{C_{2}H_{6}}(CO_{2})=frac{n(C_{2}H_{6})times4}{2}=0.612:mol \end{array}right}Rightarrow n(CO_{2})=0.807:mol$

Запишем уравнение реакции р-ра щёлочи с углекислым газом:

$2NaOH+CO_{2}rightarrow Na_{2}CO_{3}+H_{2}O$

Найдём количество гидроксида натрия:

$V_{p-pa}(NaOH)=frac{m_{p-pa}(NaOH)}{rho_{p-pa}(NaOH)}=frac{440:gram}{1.1:frac{gram}{ml}}=400:ml=0.4:l\\n(NaOH)=V_{p-pa}(NaOH)times c(NaOH)=0.4:ltimes 2.75:frac{mol}{l}=1.1:mol\\n'(NaOH)=1.1:mol-0.807:mol=0.293:mol\\m'_{p-pa}=m_{p-pa}(NaOH)+n(CO_{2})times M(CO_{2})=\=440:gram+35.5:gram=475.5:gram\\omega'(NaOH)=frac{n'(NaOH)times M(NaOH))}{m_{p-pa}}=0.025:Leftrightarrow 2.5%$

$n'(Na_{2}CO_{3})=n(CO_{2})=0.807:mol;;omega'(Na_{2}CO_{3})=0.179:Leftrightarrow 17.9%\\$

Ответ:

$omega'(NaOH)=2.5%;;;omega'(Na_{2}CO_{3})=17.9%$