Здравствуйте, уважаемые читатели!
Продолжаю рассмотрение задач со вступительных экзаменов в ЕрМИ, 1989 год.
Сегодня - органика:
Задача 1.
87,36 л газовой смеси, состоящей из воздуха (в воздухе 80% азота и 20% кислорода) и этилена, взорвали (сожгли). После реакции объем кислорода в сухой газовой смеси составил 6,72 л. Определить в сухой газовой смеси, полученной после реакции, процентное содержание азота по массе. Ответ округлить до сотых долей.
Решение
1.Характеристика исходной смеси:
n исх О2=x моль, n исх N2=4x моль, n исх С2Н4=y моль,
n общ смеси=5х+у=87,36/22,4=3,9 моль
тогда: 5х+у=3,9 (1)
2. Характеристика сухой газовой смеси после реакции:
А)С2Н4+3О2=2СО2+2Н2О(2)
Б) состав смеси: N2- 4х моль, СО2-2у моль, О2-0,3 моль(6,72 л)
n ост O2= х-3у=0,3(3)
в) Составим систему из уравнений 1и 3:
5х+у=3,9
х-3у=0,3, откуда у=0,15 , х=0,75
г) состав смеси после реакции:
nN2= 4*0,75= 3 моль, nCO2= 2*0,15= 0,3 моль, n O2= 0,3 моль,
W (N2)=100*3*28/(3*28+0,3*44+0,3*32)=78,65%
Задача 2:
Масса одного и того же сосуда, заполненного в первом случае ацетиленом, равна 100 г, во втором случае водородом – 95,2 г, в третьем случае – смесью ацетилена с водородом – 96,4 г. Определить объемное процентное содержание этана в газовой смеси, полученной после полного взаимодействия ацетилена и водорода в третьем случае.
Решение
1. Так как во всех трех случаях речь идет об одном и том же сосуде, можно утверждать, что при равных условиях в него вмещается одинаковое количество любого газа. Пусть в сосуд может войти х моль газа, тогда:
100=м сосуда+26х(1)
95,2= м сосуда+2 х(2)
96,4= м сосуда+Мсмеси* х(3)
Из уравнений 1 и 2 находим, что х=0,2 моль, тогда из 3 уравнения М смеси= 8 г/моль
2. Определим состав смеси:
Пусть в 1 моле смеси содержится х моль С2Н2 и (1-х) моль Н2, тогда:
26х+2(1-х)=8, откуда х=0,25 .
Т.о., 1 моль смеси содержит 0,25 моль С2Н2 и 0,75 моль Н2. (мольное соотношение 1:4)
Состав смеси в третьем случае : nC2H2=0,2*0,25=0,05 моль, n H2=0,2*0,75=0,15 моль.
3. Определим объемное процентное содержание этана в смеси, полученной после полного взаимодействия ацетилена и водорода в третьем случае:
А)С2Н2+2Н2=С2Н6 (4)
n4C2H6= 0,05 моль, n4 H2= 0,1 моль, nост H2= 0,15-0,1=0,05 моль,
б) состав полученной смеси: C2H6= 0,05 моль, H2= 0,05 моль,
W C2H6=100*0,05/(0,05+0,05)=50%
Задача 3
0,7 моля смеси пропилена и дивинила смешали с 1,7 моль водорода и пропустили над платиновым катализатором. Объем при этом сократился в два раза. Сколько молей кислорода потребуется для сгорания начальной смеси?
Решение
1. С3Н6+Н2=С3Н8 (1)
С4Н6+2Н2=С4Н10 (2)
2. Выразим составы исходной и полученной смесей:
А)n1 C3H6+n1C4H6=0,7(3)
n1 C3H6+ n1C4H6+ n1 H2+ n2Н2+ nH2( непрореаг)=0,7+1,7=2,4(4)
n1 С3Н8 + n2C4H10+ nH2( непрореаг)=2,4/2=1,2(5)
б)Пусть n1 C3H6=x, n1C4H6=y, тогда n1 H2=x, n1 С3Н8 =x, n2C4H10=y, n2Н2=2y,
подставим соответствующие значения в выражения 3-5:
х+у=0,7(6)
0,7+х+2у+ nH2( непрореаг)=2,4(7)
0,7+ nH2( непрореаг) =1,2(8)
Из уравнений 6-8 следует, что:
nH2( непрореаг) = 0,5 моль, х= n1 C3H6=0,2 моль, у= n1C4H6=0,5 моль
3. Найдем количество кислорода, необходимого для сгорания исходной смеси:
А)2С3Н6+9О2=6СО2+6Н2О(9)
2С4Н6+11О2=8СО2+6Н2О(10)
Б)n9+10(O2)=4,5 n1 C3H6+5,5 n1C4H6=4,5*0,2+5,5*0,5=3,65 моль
В целом, задачи имеют свою хроноспецифику (если можно так выразиться). В конце 80-х- начале 90-х все топовые сборники задач завершались задачами на химические превращения смесей орг.веществ из 3-4 компонентов. Иногда для решения подобных задач требовалось составление квадратного уравнения. Разобранные в этой статье задачи - далеко не самые сложные, скорее- типовые, по меркам 80-90х гг.
Хронологический анализ содержания предлагаемых ФИПИ заданий С части за последние годы свидетельствует (на мой взгляд) об определенной новизне логических подходов к решению одного из самых неоднозначных заданий- 34 задачи. На вебинаре , который состоится 2 марта 2025 года, в 18 час мск, хотелось бы поделиться своими соображениями на этот счет. Зарегистрироваться на вебинар можно по ссылке: https://forms.gle/6ytMFfJA5pB5c1KN8
Для подписчиков моих частных ТГ-каналов скидка на стоимость вебинара -30%.
Всего доброго!