34.02 Избыток-недостаток

1) CH₃-CH₂-CHO + H₂ = CH₃-CH₂-CH₂-OH
Плотность одного газа по другому газу - отношение плотности газов. Для начала следует найти плотность воздуха при температуре 250°С (523 К):
ρ = pM / RT 
ρ_возд = (10⁵ Па * 29 * 10^-3 кг/моль) / (8,31 * 523 К) = 0,667 г/л
Давление газовой смеси по воздуху составило 0,426, найдем плотность газовой смеси при данной температуре:
ρ_смеси = 0,667 * 0,426 = 0,284 г/л
Теперь, воспользовавшись той же самой формулой, можем найти молярную массу газовой смеси:
M_смеси = ρRT / p = (0,284 г/л * 8,31 * 523) / 10⁵ Па = 0,012343 кг/моль = 12,343 г/моль
По условию задачи реакция прошла с выходом 50%. Это означает, что объемные доли пропанола-1 и пропаналя в газовой смеси равны. Пусть φ(СH₃-CH₂-CHO) = φ(CH₃-CH₂-CH₂-OH) = x, тогда φ(H₂) составит 1 - 2х.
60x + 58x + 2(1-2x) = 12,343
Решая уравнение, находим х:
х = 0,09
Тогда φ(H₂) = 1 - 2 * 0,09 = 0,82
Пусть в газовой смеси 1 моль пропаналя и 1 моль пропанола-1, у моль водорода, тогда:
у / (у + 2) = 0,82
у = 9,1
Таким образом, после реакции в смеси присутствует 9,1 моль водорода, 1 моль пропанола-1 и 1 моль пропаналя. До реакции пропанола-1 не было, а пропаналя и водорода было на 1 моль больше. Изначально было 10,1 моль водорода и 2 моль пропаналя.
m_смеси = 2 г/моль * 10,1 моль + 58 г/моль * 2 моль = 136,2 г
w(H₂) = 20,2 г / 136,2 г = 0,1483 (14,83%)

Ответ: 14,83%