Keresés

Keresendő kifejezés:

Toplista

Toplista
  • betöltés...

Segítség!

Ahhoz, hogy mások kérdéseit és válaszait megtekinthesd, nem kell beregisztrálnod, azonban saját kérdés kiírásához ez szükséges!

Kémia

570
1. Metán és etán elegyét tökéletesen elégetjük fölös mennyiségű oxigéngázban. Az égés lezajlása után magas hőmérsékleten a gázelegy 23,5 V/V% oxigént, 29,4 V/V% szén-dioxidot és 47,1 V/V% vizet tartalmaz.
a) Határozd meg az eredeti matán-etán gázelegy térfogatszázalákos összetételét!
b ) Hány százalékos feleslegben adtuk az oxigént a metán-etán gázelegyhez?

2. 1100 Cfokon a metángáz vízgőzzel egyensúlyi reakcióban szén-monoxiddá és hidrogéngázzá alakul.
[CH4] = 0,03 mol/dm3
[H2O] = 0,02 mol/dm3
[CO] = 0,05 mol/dm3
[H2] = 0,15 mol/dm3
Milyen anyagmennyiség-arányban kevertük össze a folyamat elején a metángázt és a vízgőzt?
Merre tolódik el a reakció?
a) hőmérséklet növelésekor
b) nyomás csökkentésekor
c) metán bevezetése esetén
d) nikkelkatalizátor használata mellett?

Kérem segítsen valaki..
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
0
Középiskola / Kémia

Válaszok

3
A térfogatszázalékkal egy nagyon egyszerű trükk van: Minden gáz, bármilyen gázról is van szó, 1 moljának a térfogata ugyanannyi! (... ha a hőmérséklet és a nyomás ugyanakkora)
Ugyanis bár a különböző gázmolekulák más méretűek, de ez a különbség a közöttük lévő távolsághoz képest elhanyagolható, tehát csak az határozza meg egy adott térfogaton a nyomást és hőmérsékletet, hogy hány darab molekula van benne és azok milyen sebességgel mozognak, de a molekulák mérete (és anyagi milyensége) nem számít.

Vagyis amikor térfogat-arányokról meg százalékokról van szó, akkor az mol-arányokat és százalékokat (magyarul darabszám-arányokat és százalékokat) is jelent.

Ezek a reakciók zajlanak le:
`CH_4 + 2O_2 = CO_2 + 2H_2O`
`2C_2H_6 + 7O_2 = 4CO_2 + 6H_2O`

Ezek az egyenletek azt jelentik, hogy ha eredetileg volt `x` mol `CH_4` és `y` mol `C_2H_6`, akkor lett belőle `x+2y` mol `CO_2` és `2x+3y` mol `H_2O`. Az eredetileg feleslegben meglévő `O_2`-ből elfogyott `2x+7/2y` mol.
A széndioxid és vízgőz mennyiségének (moljainak) az aránya a végén:
`(x+2y)/(2x+3y) = "29,4"/"47,1"`

a)
A metán-etán térfogatszázalékok (mol-százalékok) kellenek csak, vagyis az `x/(x+y)` arány értéke. Az `x`-et és `y`-t nem is tudnánk mindkettőt kiszámolni, csak egyetlen egy egyenletet sikerült felírni. Nem is kell szerencsére. Nyugodtan vehetjük úgy, hogy mondjuk `x=1`, vagyis 1 mol metán volt, ebből majd kijön az etán mennyisége, és utána az arányt kiszámolhatjuk. Ha nem 1-gyel, hanem bármilyen más `x` számmal kezdenénk a számolást, akkor is ugyanakkora arány jönne ki (persze más `y`-nal).
Szóval `x=1`:
`(1+2y)/(2+3y) = "29,4"/"47,1"`
Ebből számold ki `y`-t, kijön majd, hogy `y="1,95"`
Ellenőrzésképpen számolhatsz úgy is, hogy mondjuk nem 1 mol, hanem 100 mol metán van:
`(100+2y)/(2·100+3y) = "29,4"/"47,1"`
Ebből meg `y=195` kell kijöjjön. Arányban mind a kettő ugyanaz.

A metán-etán mol-százalékai ilyenek:
metán: `x/(x+y)·100% = (100)/(295)·100% = ... %`
etán: `y/(x+y)·100% = (195)/(295)·100% = ... %`
Persze a térfogat-százalékok is ugyanezek, ahogy az elején írtam.

b)
Tudjuk, hogy mennyi oxigént használt el a reakció (mondjuk `x=100` esetén):
`2x+7/2y = 2·100 + 7/2·195 = "882,5"` mol
Maradt még 23,5 mol%, mennyi ez? Jelöljük z-vel. Hasonlíthatjuk mondjuk a széndioxid mennyiségéhez:
`z/(x+2y) = "23,5"/"29,4"`
`z/(100+2·195) = "23,5"/"29,4"`
`z = ...` mol, szorozd ki.

Vagyis kellett a reakcióhoz 882,5 mol, ezzel szemben volt 882,5+... amit kiszámoltál z-nek. Feleslegben volt z.
Persze ezek a számok akkor érvényesek, ha x=100 mol, ami egyáltalán nem igaz. De nem is a mennyiség kell, csak a százalékos arány, vagyis a `z/"882,5"·100%`. Számold ki.
1

2)
A reakció egyenlete ez:
`CH_4 + H_2O = CO + 3H_2`
Vagyis 3-szor annyi hidrogén lesz, mind szénmonoxid. Ez teljesül is, 0,15 tényleg háromszorosa 0,05-nek.
Ha 0,05 mol/dm³ `CO` keletkezett, akkor ahhoz metánból és vízgőzből is 0,05 mol/dm³ kellett. Viszont maradt még ezekből is a feladat szövege szerint (kellett is maradjon, hisz egyensúlyi reakcióról van szó, szóval visszafelé is végbemegy), tehát induláskor ennyi kellett legyen:
[`CH_4`]=0,03+0,05 = 0,08 mol/dm³
[`H_2O`]=0,02+0,05 = 0,07 mol/dm³
Az arányokat kérdezi, az ennyi:
`CH_4`: 0,08/(0,08+0,07) = 8/15 = 53,33 %
`H_2O`: 0,07/(0,08+0,07) = 7/15 = 46,67 %

Sajnos kémiához nem értek, nem tudok válaszolni az a-b-c-d kérdésekre. Nem tudom, vannak-e itt az ehazi-n kémikusok, az a gyanúm, nem nagyon. Próbáld valahonnan máshonnan megtudni.
1

Az utolsó három kérdésre a válasz:
a) hőmérséklet növelésekor a reakció mindig az átalakulás irányába tolódik el
b) nyomás csökkentésekor a visszaalakulás irányába (kiindulási)
c) metán bevezetése esetén az átalakulásba
d) katalizátor használatakor pedig szintén az átalakulás irányába
1