Алканы. Задача 21

1. Напишем уравнения реакции горения метана и бутана:

СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О                     (1)

2С₄Н₁₀ + 13О₂ = 8СО₂ + 10Н₂О         (2)

2. Рассчитаем количества веществ углекислого газа и воды:

n(СО₂) = V(СО₂)/V_m = 47,01/22,4=2,1 моль

n(H₂O)= m(H₂O)/M(H₂O)=54/18=3 моль

3. Пусть количество вещества углекислого газа, образовавшегося при сгорании метана, равно х моль, тогда количество вещества углекислого газа, образовавшегося при сгорании бутана, будет равно (2,1-х) моль

4. Согласно уравнению реакции (1)

n₁(H₂O)/ n₁(СО₂)=2/1, следовательно, n₁(H₂O)=2 n₁(СО₂)=2х моль

5. Согласно уравнению реакции (2)

n₂(H₂O)= n₂(СО₂)⋅5/4 = (2,1-х) ⋅5/4 моль

6. Зная, что общее количество вещества воды, образовавшегося при сгорании смеси, равна 3 моль, составим следующее уравнение:

n_общ.(H₂O)= n₁(H₂O) + n₂(H₂O)

3=2х + (2,1-х) ⋅5/4 , отсюда х=0,5

7. По уравнению реакции (1) определим количество вещества метана и его массу

n₁(СО₂)/ n(СН₄)=1/1, следовательно, n₁(СН₄)=0,5 моль

m(CH₄)= n(СН₄)⋅M(СН₄)= 0,5 ⋅16=8 г

8. Рассчитаем количество вещества бутана и его массу. Для этого найдем количество вещества углекислого газа, образовавшегося при сгорании бутана:

n₂(СО₂)= 2,1 -0,5=1,6 моль

по уравнению реакции (2) n(C₄H₁₀)/n₂(CO₂)=2/8=1/4 следовательно,

n(C₄H₁₀)=1,6/4=0,4 моль

m(C₄H₁₀)= n(C₄H₁₀)⋅M(C₄H₁₀)=0,4⋅58=23,2 г

9. Найдем массу смеси и вычислим массовые доли метана и бутана:

m(смеси)= m(CH₄)+ m(C₄H₁₀)= 8+23,2=31,2 г

ω(CH₄)= m(CH₄)/ m(смеси)= 8/31,2=0,2564 или 25,64%

ω(C₄H₁₀)= 100 – 25,64 = 74,36%

Ответ: ω(CH₄)= 25,64%, ω(C₄H₁₀)= 74,36%