0,5 Моль с2н2 − 67,5 кДж;

2 Моль с2н2 − q кДж.

Следовательно, Q = 2∙76,5/0,5 = 2700 кДж/моль и ТХУ имеет вид 2С₂Н₂ + 5О₂ = 4СО₂ + 2Н₂О + 2700 кДж.

Пример 14. В результате прямой гидратации 112 м³ (н.у.) этилена получили 172,5 кг этилового спирта. Вычислить выход спирта (в процентах) от теоретического.

Решение. Выход продукта реакции вычисляем по уравнению:

Теоретическое число молей n_теор cпирта вычислим по уравнению реакции:

С₂Н₄ + Н₂О = С₂Н₅ОН,

из которого следует, что n_теор.(C₂H₅OH) = n(C₂H₄).

Отсюда

= n_теор.(С₂Н₅ОН).

Выход этанола .

Пример 15. Какой объем (н.у.) этилена можно получить при каталитическом дегидрировании 1,5 т этана, если выход продукта реакции составляет 90 % от теоретического?

Решение. Выход продукта определяется соотношением объемов практического и теретического:

,

где ; .

Тогда

Теоретическое количество вещества этилена вычислим по уравнению реакции: C₂H₆ = C₂H₄ + H₂, из которого следует, что = .

Тогда

.

Пример 16. Какой объем кислорода (н.у.) потребуется для полного сгорания 10 м³ пропана (н.у.)?

Решение. Согласно правилу об объемных отношениях газов, объемы реагирующих и получающихся газов (при одинаковых условиях) пропорциональны количествам вещества этих веществ:

.

  10 м³ V м³

Составим уравнение реакции: C₃H₈ + 5O₂ = 3CO₂ + 4H₂O.

  1моль 5моль

Согласно сформулированному правилу запишем

м³.

Пример 17. Какой объем (н.у.) ацетилена можно получить из 4 кг технического карбида кальция, содержащего 20 % примесей?

Решение. Вычислим количество вещества чистого карбида кальция :

Из уравнения реакции СаС₂ + 2Н₂О = Са(ОН)₂ + С₂Н₂ следует, что = = 50 моль.

Тогда объем ацетилена = V_M= 22,4∙50 = 1120 л или 1,12 м³.

Пример 18. Какой объем (н.у.) воздуха необходим для полного сгорания 1000 м³ природного газа, содержащего 98 % по объему метана и 2 % негорючих примесей?

Решение. Вычислим объем метана в 1000 м³ природного газа:

м³.

Составим уравнение реакции:

980 м³ V м³

СН₄ + 2O₂ = СО + 2Н₂О

1 моль 2 моль

Составим пропорцию и решим ее:

1 моль СН₄ − 980 м³;

2 моль О₂ − V м³,

откуда = 980∙2 = 1960 м³.

Найдем необходимый объем воздуха

.

Пример 19. При взаимодействии смеси этилового спирта и уксусной кислоты с металлическим натрием образовалось 2,24 л (н.у.) водорода. При действии на ту же массу исходной смеси раствором соды выделилось 0,224 л (н.у.) углекислого газа. Вычислите массу исходной смеси.

Решение. Масса смеси равна сумме масс компонентов смеси. Масса каждого компонента m = Мn.

Из двух компонентов смеси с раствором соды реагирует только уксусная кислота. С натрием реагируют оба компонента. Составим уравнения этих реакций:

2СН₃СООН + Na₂CO₃ = 2CH₃COONa + CO₂ + H₂O; (а)

2СН₃СОО + 2Na = 2CH₃COONa + H₂; (б)

2C₂Н₅ОН + 2Na = 2C₂H₅ONa + H₂. (в)

Рассчитаем число молей водорода и СО₂:

Из уравнения реакции (а) следует, что

= 0,02 моль;

= 0,02∙60 = 1,2 г.

Из уравнения реакции (б) следует, что = = 0,01 моль. Это количество вещества водорода, который образовался за счет участия в реакции уксусной кислоты. Остальное количество вещества водорода выделилось за счет участия в реакции спирта:

= 0,1–0,01 = 0,09 моль.

Из уравнения реакции (в) следует, что:

= 2= 0,18 моль;

=46∙0,18=8,28 г.

Вычислим массу смеси:

= 1,2+8,28 = 9,48 г.

Пример 20. Смесь этилена с водородом объемом 4 л пропустили над нагретым никелем. После реакции остался неизрасходованным водород объемом 0,4 л. Вычислите состав исходной газовой смеси (в объемных долях). Объемы газов измерены при н.у.

Решение. Объем (V_х.р.) прореагировавшей смеси газов

V_х.р. = 4 – 0,4 = 3,6 л.

Составим уравнение реакции, которая произошла при пропускании смеси этилена с водородом над нагретым никелем (катализатором): C₂H₄ + H₂ = C₂H₆.

Из уравнения реакции следует, что этилен и водород реагируют в молярном отношении 1 : 1. Следовательно, объемы прореагировавших газов = 3,6/2 = 1,8 л.

Общий объем водорода = 1,8 + 0,4 = 2,2 л.

Найдем объемную долю водорода:

и ацетилена:

Пример 21. При обработке соляной кислотой 9,92 г смеси карбидов кальция и алюминия образовалось 4,48 л смеси метана и ацетилена (н.у.). Определите количественный состав исходной смеси карбидов.

Решение. Составим уравнения происходящих реакций.

x г y л

СаС₂ + 2HCl = CaCl₂ + C₂H₂ (а)

1 моль 1 моль

64 г 22,4 л

(9,92 – x) г (4,48 – y) л

Al₄C₃ + 12HСl = 4AlCl₃ + 3CH₄ (б)

1 моль 3 моль

144 г 67,2 л

Пусть  = х г,  = у л, тогда

 = (9,92 − x) г,  = (4,48 − у) л.

Из уравнения реакции (a) следует, что

.

Из уравнения реакции (б) следует, что

.

Получим следующую систему уравнений:

  х =1,28;

 = 1,28 г,  = 9,92−1,28 = 8,64 г.