Природный газ объемом 240 л (нормальные условия) использовали для получения ацетилена. Объемная доля...

Для решения этой задачи необходимо выполнить несколько шагов.

1. Определите объем метана в природном газе: Природный газ содержит 85% метана по объему. Поэтому объем метана можно найти, умножив общий объем природного газа на объемную долю метана: [ V_{\text{CH}_4} = 240 \, \text{л} \times 0{,}85 = 204 \, \text{л} ]

2. Преобразование метана в ацетилен: Реакция получения ацетилена из метана может быть представлена следующей упрощенной схемой: [ 2 \, \text{CH}_4 \rightarrow \text{C}_2\text{H}_2 + 3 \, \text{H}_2 ] Из стехиометрии реакции видно, что из 2 молекул метана образуется 1 молекула ацетилена. Следовательно, из 2 объемов метана образуется 1 объем ацетилена.

3. Рассчитайте теоретический объем ацетилена: Теоретически, из 204 литров метана можно получить: [ V_{\text{C}_2\text{H}_2,\text{теор}} = \frac{204 \, \text{л}}{2} = 102 \, \text{л} ]

4. Учтите выход реакции: Дано, что выход ацетилена составляет 60%. Это означает, что фактический объем ацетилена составляет 60% от теоретического объема: [ V_{\text{C}_2\text{H}_2,\text{факт}} = 102 \, \text{л} \times 0{,}6 = 61{,}2 \, \text{л} ]

Таким образом, объем образовавшегося ацетилена, приведенный к нормальным условиям, составляет 61,2 литра.

Для решения данной задачи нам необходимо определить количество метана в природном газе, которое было использовано для получения ацетилена.

Из условия задачи мы знаем, что объем природного газа составляет 240 л, а объемная доля метана в нем равна 85%. Следовательно, объем метана в природном газе составляет 0,85 * 240 л = 204 л.

Так как выход ацетилена составил 60%, то объем образовавшегося ацетилена будет равен 0,6 * 204 л = 122,4 л.

Далее, чтобы привести объем ацетилена к нормальным условиям, нам необходимо применить закон Бойля-Мариотта. По этому закону, объем газа прямо пропорционален его абсолютной температуре и обратно пропорционален давлению. При нормальных условиях (0°C и 1 атм) объем ацетилена можно пересчитать по формуле:

V1/T1 = V2/T2

где V1 и V2 - объемы газа, T1 и T2 - абсолютные температуры.

Так как у нас задан объем ацетилена при нормальных условиях (V2 = 122,4 л) и нормальные условия (T2 = 273 K), нам необходимо определить абсолютную температуру природного газа (T1), чтобы пересчитать объем ацетилена к нормальным условиям.

Из уравнения состояния идеального газа PV = nRT мы можем определить количество вещества газа (n) в природном газе и использовать это для определения абсолютной температуры:

n = PV/RT = (240 л 1 атм) / (0,0821 латм/мольК 298 K) ≈ 9,63 моль

Теперь, имея количество вещества в природном газе, мы можем определить абсолютную температуру природного газа:

T1 = PV/nR = (240 л 1 атм) / (9,63 моль 0,0821 латм/мольК) ≈ 294,7 K

Теперь, когда у нас есть абсолютная температура природного газа, мы можем пересчитать объем ацетилена к нормальным условиям:

V2 = V1 (T2/T1) = 122,4 л (273 K / 294,7 K) ≈ 61,2 л

Итак, получили, что объем образовавшегося ацетилена, приведенный к нормальным условиям, составляет 61,2 л.