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: D_{повітря}(С₂Н₄)-? 

Розв'язування:

Обчислимо молекулярну масу етену.

Mr(C₂H₄)=2•Ar(C)+4•Ar(H)=2•12+4•1=28

Mr(повітря)=29

D_{повітря}(С₂Н₄)=Mr(С₂Н₄)/Mr(повітря)=28/29=0,98

Відповідь: відносна густина етену за повітрям 0,98.

ІІ варіант.

Дано: С₂Н₂        Знайти: D_{повітря}(С₂Н₂)-? 

Розв'язування:

Обчислимо молекулярну масу етину.

Mr(C₂H₂)=2•Ar(C)+2•Ar(H)=2•12+2•1=26

Mr(повітря)=29

D_{повітря}(С₂Н₂)=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)=2•Ar(C)+4•Ar(H)=2•12+4•1=28

W(C)=2•Ar(C)/Mr(C₂H₄)=2•12/28=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)=2•Ar(C)+2•Ar(H)=2•12+2•1=26

W(C)=2•Ar(C)/Mr(C₂H₂)=2•12/26=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: V(О₂)-? 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)= 0,2•50л=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

2С₂Н₆ + 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        

2С₂Н₆ + 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 V₁(О₂)=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 V₂(О₂)=V(C₂H₆)•3,5=40 л •3,5 =140 л.

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

V(О₂)=V₁(О₂)+V₂(О₂)=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    

2С₂Н₆  +   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 л•2/1=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 л•7/2=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: V(О₂)-? 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)=0,3•75л=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

2С₃Н₈ + 10О₂    →    6СО₂    +   8Н₂О  

44,8 л      224 л         134,4 л

52,5 л        y л          k л

2С₄Н₁₀ + 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) оксиду, що 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.

2С₃Н₈ + 10О₂ → 6СО₂ + 8Н₂О       

2С₄Н₁₀ + 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 V₁(О₂)=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 V₂(О₂)=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 •4 =210 л.

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

V(О₂)=V₁(О₂)+V₂(О₂)=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

2С₃Н₈    +  10О₂    →       6СО₂     + 8Н₂О

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

52,5 л          y л             k л   

2С₄Н₁₀   +  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 О₂  - 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 (M г/моль = Mr) дихлороетану C₂Н₄Cl₂ й, відповідно, масу 1 моль.

Mr(С₂Н₄Cl₂)=2•Ar(C)+4•Ar(Н)+2•Ar(Cl)=2•12+4•1+2•35,5=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=(39,6г•22,4 л)/99г=8,96 л

Пропорція для обчислення об'єму хлору.

н л/44,8 л=39,6 г/99 г, звідси х=(39,6г•44,8 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 M г/моль=Mr .

Mr(С₂Н₄Cl₂)=2•Ar(C)+4•Ar(Н)+2•Ar(Cl)=2•12+4•1+2•35,5=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)=2•y(С₂Н₄Cl₂)=2•0,4 моль = 0,8 моль. 

Об'єм газу знаходимо за формулою V=γ•Vм, 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 моль•22,4 л/моль=8,96 л.

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

V(Cl₂)=0,8 моль•22,4 л/моль=17,92 л.

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