...

Домашнє завдання. Етен (етилен) та етин (ацетилен) як представники ненасичених вуглеводнів. 

І рівень

Завдання 1. Обчисліть відносну густину за повітрям. І варіант: етену. ІІ варіант - етину.

І варіант.

Дано: С2Н4        Знайти: Dповітря2Н4)-? 

Розв'язування:

Обчислимо молекулярну масу етену.

Mr(C2H4)=2Ar(C)+4Ar(H)=212+41=28

Mr(повітря)=29

Dповітря2Н4)=Mr(С2Н4)/Mr(повітря)=28/29=0,98

Відповідь: відносна густина етену за повітрям 0,98.

ІІ варіант.

Дано: С2Н2        Знайти: Dповітря2Н2)-? 

Розв'язування:

Обчислимо молекулярну масу етину.

Mr(C2H2)=2Ar(C)+2Ar(H)=212+21=26

Mr(повітря)=29

Dповітря2Н2)=Mr(С2Н2)/Mr(повітря)=26/29=0,87

Відповідь: відносна густина етину за повітрям 0,87.

II рівень

Завдання 2. Обчисліть масові частки Карбону в: І варіант: етені II варіант: етині

І варіант 

Дано: C2H4                   Знайти: W(C)-?

Розв'язування:

Mr(C2H4)=2Ar(C)+4Ar(H)=212+41=28

W(C)=2Ar(C)/Mr(C2H4)=212/28=0,86

або, помноживши число 0,86 на 100%, одержимо 86%

Відповідь: W(C)=0,86 або 86%.

ІІ варіант 

Дано: C2H2                  Знайти: W(C)-?

Розв'язування:

Mr(C2H2)=2Ar(C)+2Ar(H)=212+21=26

W(C)=2Ar(C)/Mr(C2H2)=212/26=0,92

або, помноживши число 0,92 на 100%, одержимо 92%

Відповідь: W(C)=0,92 або 92%.

III рівень

Завдання 3. Метан-етанова суміш об'ємом 50 л з об'ємною часткою метану 0,2 повністю згоріла. Обчисліть, який об'єм кисню і повітря витратився на горіння (н. у.).

Дано: V(CH4;C2H6)=50 л; φ(СН4)=0,2    Знайти: V2)-? V(повітря)-?

Розв'язування:

Знайдемо об'єми газів у метан-етановій суміші.

Об'ємна частка речовини  - це відношення об'єму речовини до  об'єму суміші:  φ(речовини)=V(речовини)/V(суміші). звідси V(речовини)=φ(речовини)V(суміші)

V(CH4) = φ(СН4)V(CH4;C2H6)= 0,250л=10 л

V(C2H6)=V(CH4;C2H6) - V(CH4)=50 л - 10 л = 40 л.

Об'єм кисню, який потрібен для спалювання цих об'ємів метану і етану можна знайти трьома способами.(Примітка. Найкраще розв'язувати другим або третім способами, які будете вивчати через декілька уроків).

І спосіб.

Запишемо рівняння горіння метану та етану.

10 л     х л

СН4 + 2О2  СО2 + 2Н2О         

22,4 л   44,8 л

40 л       у л

2Н6 + 7О2  4СО2 + 6Н2О    

44,8л     156,8л

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. За н.у. 1 моль газу займає об'єм 22,4 л, тому 2 моль газу займуть - 44,8 л, а 7 моль займуть - 156,8 л.

Записуємо під формулами речовин у рівняннях  реакції.

Складаємо дві пропорції та розв'язуємо їх.

Пропорція для обчислення об'єму кисню, що витратиться при згорянні метану об'ємом 10 л.

10 л / 22,4 л = х л / 44,8 л, звідси х=10 л 44,8 л/ 22,4л =20 л.

Пропорція для обчислення об'єму кисню, що витратиться при згорянні етану об'ємом 40 л.

40 л / 44,8 л = у л / 156,8 л, звідси у=40 л 156,8 л/ 44,8л =140 л.

Отримали, що при згорянні метан-етанової суміші витратиться кисню:

V(О2)= х + у = 20 л + 140 л = 160 л

ІІ спосіб.

Запишемо рівняння горіння метану та етану.

СН4 + 2О2  СО2 + 2Н2О        

2Н6 + 7О2  4СО2 + 6Н2О     

За рівнянням реакції під час згоряння метану об'ємом 10 л кисню витрачається у 2 (V(CH4):V1(O2)=1:2) рази більше,

тому V12)=V(CH4)2=10 л 2=20 л.

За рівнянням реакції під час згоряння етану об'ємом 40 л кисню витрачається у 3,5 (V(C2H6):V2(O2)=2:7=1:3,5) рази більше,

тому V22)=V(C2H6)3,5=40 л 3,5 =140 л.

Отримали, що при згорянні метан-етанової суміші витратиться кисню:

V(О2)=V12)+V22)=20л + 140 л = 160 л.

ІІІ спосіб.

Запишемо рівняння горіння метану та етану.

10 л         х л

СН4   +   2О2  СО2 + 2Н2О  

1 об'єм     2 об'єми

40 л          у л    

2Н6  +   7О2  4СО2 + 6Н2О    

2 об'єми      7 об'єми

Для складання пропорцій скористаємося законом об'ємних відношень газів (ЗАКОН ГЕЙ-ЛЮССАКА: об'єми газів, що вступають у реакцію, відносяться один до одного та до газоподібних продуктів реакції як невеликі цілі числа).

Пропорція для обчислення об'єму кисню, що витратиться при згорянні метану об'ємом 10 л.

10 л / 1 = х л / 2,   х = 10 л2/1=20 л.

Пропорція для обчислення об'єму кисню, що витратиться при згорянні етану об'ємом 40 л.

40 л / 2 = у л / 7,    у = 40 л7/2=140 л.  

Отримали, що при згорянні метан-етанової суміші витратиться кисню:

V(О2)= х + у = 20 л + 140 л = 160 л

Перераховуємо об'єм кисню на об'єм повітря (кисню в повітрі 21%).

Отже,   160 л О2    - 21%

          х л повітря - 100%

х = (160л • 100%): 21% = 762 л.

Відповідь. V(О2)=160 л; V(повітря)=762 л

 IV рівень

Завдання 4. Пропан-бутанова суміш об'ємом 75 л з об'ємною часткою пропану 0,3 повністю згоріла. Обчисліть, який об'єм кисню і повітря витратився, а карбон(ІV) оксиду утворився (н. у.).

Дано: V(C3H8;C4H10)=75 л ; φ(С3Н8)=0,3                 

Знайти: V2)-? V(повітря)-? V(CO2)-?

Розв'язування:

Знайдемо об'єми газів у пропан-бутановій суміші.

Об'ємна частка речовини  - це відношення об'єму речовини до  об'єму суміші:  φ(речовини)=V(речовини)/V(суміші), звідси V(речовини)=φ(речовини)V(суміші).

V(C3H8)= φ(С3Н8)V(C3H8;C4H10)=0,375л=22,5 л

V(C4H10)=V(C3H8;C4H10) - V(С3Н8)=75 л - 22,5 л = 52,5 л.

Об'єм кисню, який потрібен для спалювання цих об'ємів бутану і пропану, і об'єм карбон ( IV) оксиду, що утвориться, можна знайти трьома способами. (Примітка. Найкраще розв'язувати другим або третім способами, які будете вивчати через декілька уроків).

І спосіб.

Запишемо рівняння горіння пропану та бутану.

22,5 л     х л         z л

3Н8 + 10О2    →    6СО2    +   8Н2О  

44,8 л      224 л         134,4 л

52,5 л        y л          k л

4Н10 + 13О2       8СО2    +   10Н2О 

44,8 л       291,2 л      179,2 л

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. За н.у. 1 моль газу займає об'єм 22,4 л, тому 2 моль газу - 44,8 л, 6 моль - 134,4 л, 8 моль - 179,2 л , 10 моль - 224 л, а 13 моль - 291,2 л.

Записуємо під формулами речовин у рівняннях реакції.

Складаємо чотири пропорції та розв'язуємо їх.

Пропорція для обчислення об'єму кисню, що витратиться при спалюванні пропану об'ємом 22,5 л.

22,5 л / 44,8 л = х л / 224 л, звідси х=22,5 л 224 л/ 44,8л =112,5 л.

Пропорція для обчислення об'єму карбон ( IV) оксиду, що утвориться при спалюванні пропану об'ємом 22,5 л.

22,5 л / 44,8 л = z л / 134,4 л, звідси z=22,5 л 134,4 л/ 44,8л =67,5 л.

Пропорція для обчислення об'єму кисню, що витратиться при спалюванні бутану об'ємом 52,5 л.

52,5 л / 44,8 л = у л / 291,2 л, звідси у=52,5 л 291,2 л/ 44,8л =341,25 л.

Пропорція для обчислення об'єму карбон ( IV) оксидущо утвориться при спалюванні бутану об'ємом 52,5 л.

52,5 л / 44,8 л = k л / 179,2 л, звідси k=52,5 л 179,2 л/ 44,8л =210 л.

Отримали, що при згорянні пропан-бутанової суміші витратиться кисню:

V(О2)= х + у = 112,5л + 341,25 л = 453,75 л.

Отримали, що при згорянні пропан-бутанової суміші утвориться карбон (IV) оксиду:

V(СО2)= z + k = 67,5л + 210 л = 277,5 л.

ІІ спосіб.

Запишемо рівняння горіння пропану та бутану.

3Н8 + 10О2  6СО2 + 8Н2О       

4Н10 + 13О2  8СО2 + 10Н2О     

За рівнянням реакції під час згоряння пропану об'ємом 22,5 л кисню витрачається у 5 разів більше (V(C3H8):V1(O2)=2:10=1:5),

тому V12)=V(C3H8)5=22,5 л 5=112,5 л.

За рівнянням реакції під час згоряння пропану об'ємом 22,5 л карбон (IV) оксиду утворюється у 3 рази більше  (V(C3H8:V2(CO2)=2:6=1:3)тому V1(СО2)=V(C3H8)3=22,5 л 3=67,5 л.

За рівнянням реакції під час згоряння бутану об'ємом 52,5 л кисню витрачається у 6,5 рази більше (V(C4H10):V2(O2)=2:13=1:6,5), тому V22)=V(C4H10)6,5=52,5 л 6,5 =341,25 л.

За рівнянням реакції під час згоряння бутану об'ємом 52,5 л карбон (IV) оксиду утворюється у 4 рази більше  (V(C4H10):V2(CO2)=2:8=1:4)тому V2(СО2)=V(C4H10)4=52,5 л =210 л.

Отримали, що при згорянні пропан-бутанової суміші витратиться кисню:

V(О2)=V12)+V22)=112,5л + 341,25 л = 453,75 л.

Отримали, що при згорянні пропан-бутанової суміші утвориться карбон (IV) оксиду:

V(СО2)=V1(СО2)+V2(СО2)=67,5л + 210 л = 277,5 л.

ІІІ спосіб. 

Запишемо рівняння горіння пропану та бутану.

22,5 л        х л            z л

3Н8    +  10О2    →       6СО2     + 8Н2О

2 об'єми       10 об'ємів      6 об'ємів 

52,5 л          y л             k л   

4Н10   +  13О2    →    8СО2    + 10Н2О

2 об'єми      13 об'ємів     8 об'ємів   

Для складання пропорцій скористаємося законом об'ємних відношень газів (ЗАКОН ГЕЙ-ЛЮССАКА: об'єми газів, що вступають у реакцію, відносяться один до одного та до газоподібних продуктів реакції як невеликі цілі числа).

Пропорція для обчислення об'єму кисню, що витратиться при згорянні пропану об'ємом 22,5 л.

22,5 л / 2 = х л / 10, х = 22,5 л 10/2=112,5 л.

Пропорція для обчислення об'єму кисню, що витратиться при згорянні бутану об'ємом 52,5 л.

52,5 л / 2 = у л / 13, у = 52,5 л 13/2=341,25 л.  

Пропорція для обчислення об'єму карбон (IV) оксиду, що утвориться при згорянні пропану об'ємом 22,5 л.

22,5 л / 2 = z л / 6, z = 22,5 л 6/2=67,5 л.

Пропорція для обчислення об'єму карбон (IV) оксиду, що утвориться при згорянні бутану об'ємом 52,5 л.

52,5 л / 2 = k л / 8, k = 52,5 л 8/2=210 л.  

Отримали, що при згорянні пропан-бутанової суміші витратиться кисню:

V(О2)= х + у = 112,5л + 341,25 л = 453,75 л.

Отримали, що при згорянні пропан-бутанової суміші утвориться карбон (IV) оксиду:

V(СО2)=z + k =67,5л + 210 л = 277,5 л.

Перераховуємо об'єм кисню на об'єм повітря (кисню в повітрі 21%).

Отже, 453,75 л О - 21%

        х л повітря  - 100%

х = (453,75л • 100%) : 21% = 2161 л.

Отже, повітря об'ємом 2161 л витратилося.

Відповідь. V(О2)=453,75 л; V(повітря)=2161 л; V(CO2)=277,5 л. 

 

Домашнє завдання. Етен (етилен) та етин (ацетилен). 

Завдання 1. Унаслідок хлорування етану, утворився дилороетан масою 39,6 г. Обчисліть об'єми вихідних речовин, що вступили в реакцію.

Дано: m(С2Н4Сl2)=39,6 г. Знайти: V(С2Н6)-? V(Cl2)-?

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції.

     х л         у л              39,6 г           

     C2H6 +    2Cl2      →   C2Н4Cl2 + 2HCl 

     22,4 л     44,8 л          99 г            

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль етану С2Н6 і 2 моль хлору Cl2, з утворенням 1 моль дихлороетану C2Н4Cl2.

Обчислюємо молярну масу (г/моль = Mr) дихлороетану C2Н4Cl2 й, відповідно, масу 1 моль.

Mr(С2Н4Cl2)=2Ar(C)+4Ar(Н)+2Ar(Cl)=212+4•1+235,5=99.  

M(C2Н4Cl2)=99 г/моль.  Маса 1 моль = 99 г.

1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л , а 2 моль - 44,8 л.

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо дві пропорції і розв'язуємо їх.

Пропорція для обчислення об'єму етану.

х л/22,4 л=39,6 г/99 г, звідси х=(39,6г22,4 л)/99г=8,96 л

Пропорція для обчислення об'єму хлору.

н л/44,8 л=39,6 г/99 г, звідси х=(39,6г44,8 л)/99г=17,92 л.

Відповідь. V(С2Н6)=8,96 л; V(Cl2)=17,92 л.

ІІ спосіб.

Записуємо рівняння реакції:  C2H6 + 2Cl2 C2Н4Cl2 + 2HCl 

Обчислюємо кількість речовини дихлороетану C2Н4Cl2 масою 39,6 г  за формулою y=m/M, де г/моль=Mr .

Mr(С2Н4Cl2)=2Ar(C)+4Ar(Н)+2Ar(Cl)=212+4•1+235,5=99.  

M(C2Н4Cl2)=99 г/моль.

y(С2Н4Cl2)=39,6 г : 99 г/моль = 0,4 моль.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль етану С2Н6 і 2 моль хлору Cl2, з утворенням 1 моль дихлороетану C2Н4Cl2, кількість речовини етану і дихлороетану є однакова, тому y(С2Н6)=y(С2Н4Cl2)=0,4 моль, а кількість речовини хлору є у 2 рази більше, ніж дихлороетану, тому y(Cl2)=2y(С2Н4Cl2)=20,4 моль = 0,8 моль. 

Об'єм газу знаходимо за формулою V=γVм, де - Vм постійна величина і дорівнює 22,4 л/моль за н.у, а  γ - кількість речовини (моль).

Обчислюємо об'єм етану кількістю речовини 0,4 моль. 

V(С2Н6)=0,4 моль22,4 л/моль=8,96 л.

Обчислюємо об'єм хлору кількістю речовини 0,8 моль. 

V(Cl2)=0,8 моль22,4 л/моль=17,92 л.

Відповідь. V(С2Н6)=8,96 л; V(Cl2)=17,92 л.

...