Массовые доли компонентов газа, получаемом при пиролизе бензина: метан – 15 %, этилен –

Массовые доли компонентов газа, получаемом при пиролизе бензина: метан – 15 %, этилен – 40 %, этан – 5 %, пропилен – 20 %, бутены – 20 %. При пиролизе бензина образуется газовая смесь, состоящая из нескольких компонентов. Определить объемные доли компонентов, среднюю мольную массу, плотность газовой смеси, исходя из массового состава газовой смеси (выраженного в процентах), приведенного для каждого варианта в табл. 1.

Формула молярная масса (M), г/моль массовая доля масса в расчете на 100 г (m), г химическое количество (ni=mi/Mi), моль объемная доля (Xi=ni/nобщ) средняя молярная масса смеси (Mсмеси=ΣMiXi), г/моль Плотность смеси (p=m/(Vm*Σni), г/дм3
метан CH4 16 20 20 1,250 0,352 28,188 1,258
этилен C2H4 28 35 35 1,250 0,352
этан C2H6 30 10 10 0,333 0,0940
пропен
C3H6 42 15 15 0,357 0,101
бутены C4H8 56 20 20 0,357 0,101
Сумма:
100 3,548 1
Расяетные вормулы:
Молялрная масса соединения находится как сумма атомных масса элементов, входящих в его состав.
mi=wi*m,
где mi – масса i-ого вещества.
m – масса смеси,
wi – массовая доля i-ого компонента.
ni=mi/Mi,
где ni – химическое количество i-ого вещества.
Mi – молярная масса i-ого компонента.
Xi=ni/nобщ,
где Xi – мольная (объемная) доля i-ого вещества.
nобщ – общее химическое количество всех компонентов.
Mсмеси=ΣMiXi
Молярная масса смеси находится как сумма всех произведений Mi на Xi.
p=m/(Vm* nобщ)
где p – плотность смеси,
Vm – молярный объем газа (22,4 дм3/моль).
Для метана:
M(CH4)=M(C)+4M(H)=(12+4) г/моль=16 г/моль
m(CH4)=100 г*0,2=20 г
n(CH4)=20 г/16 г/моль=1,25 моль
nобщее находится как сумма химических количеств всех веществ и равно 3,548 моль.
X(CH4)=1,25 моль/3,548 моль=0,352
M(смеси)=(16*0,352+18*0,352+30*0,333+42*0,357+56*0,357) г/моль=28,188 г/моль
p=100 г/(22,4 дм3/моль*3,548 моль)=1,258 г/дм3.
Для этилена:
M(C2H4)=2M(C)+4M(H)=(24+4) г/моль=28 г/моль
m(C2H4)=100 г*0,35=35 г
n(C2H4)=35 г/28 г/моль=1,25 моль
nобщее находится как сумма химических количеств всех веществ и равно 3,548 моль.
X(C2H4)=1,25 моль/3,548 моль=0,352
Для этана:
M(C2H6)=2M(C)+6M(H)=(24+6) г/моль=30 г/моль
m(C2H6)=100 г*0,1=10 г
n(C2H6)=10 г/30 г/моль=0,33 моль
nобщее находится как сумма химических количеств всех веществ и равно 3,548 моль.
X(C2H6)=0,33 моль/3,548 моль=0,094
Для пропена:
M(C3H6)=3M(C)+6M(H)=(36+6) г/моль=42 г/моль
m(C3H6)=100 г*0,15=15 г
n(C3H6)=15 г/42 г/моль=0,357 моль
nобщее находится как сумма химических количеств всех веществ и равно 3,548 моль.
X(C3H6)=0,357 моль/3,548 моль=0,101
Для бутена:
M(C4H8)=4M(C)+8M(H)=(12+4) г/моль=56 г/моль
m(C4H8)=100 г*0,2=20 г
n(C4H8)=20 г/56 г/моль=0,357 моль
nобщее находится как сумма химических количеств всех веществ и равно 3,548 моль.
X(C4H8)=0,357 моль/3,548 моль=0,101