Химия

$C_2H_4 + 3O_2 = 2CO_2 + 2H_2O + Q_1$,
$2C + 2O_2 = 2CO_2 + 2 Q_2$,
$2H_2 + O_2 = 2H_2O + 2Q_3$,
$2C + 2H_2 = C_2H_4 + Q_4$.

Теплота сгорания этилена равна

$Q_1 = 2Q_2 + 2Q_3 - Q_4 = 2 \cdot (NULL,1 + 68,3) - 12,5 = 312,3$ ккал/моль,
$CO + 0,5O_2 = CO_2 + Q_5$,
$C + 0,5O_2 = CO_2 + Q_6$,
$C + O_2 = CO_2 + Q_2$.

Теплота сгорания окиси углерода $Q_5 = Q_2 - Q_6 = 94,l - 26,4 = 67,7$ ккал/моль.
Теплота сгорания водорода $Q_3 = 68,3$ ккал/моль.

$H_2 + 0,5O_2 = H_2O + Q_3$.

Пусть в состав смеси входят $х$ молей этилена, $у$ молей окиси углерода и $z$ молей водорода. Теплота сгорания такой смеси равна

$(х + у + z) Q = xQ_1 + yQ_5 + zQ_3$,

следовательно,

$x (Q_1 - Q) = y(Q - Q_5) + z (Q - Q_3) (NULL,0 x = 75,6y + 75,0z)$ (1)
$C_2H_4 + CO + H_2 = CH_3CH_2CHO$.

В смеси содержалось $х, у, z$ молей компонентов: прореагировало по $n$ молей, осталось $х - n, у - n, z - n$ молей.

Процентное содержание углерода как элемента до синтеза

$\frac {12 \cdot (2x + y)}{28x + 28y + 2z} = 0,60$ (2)

Процентное содержание углерода как элемента после синтеза

$\frac {12 [2(x - n) + (y - n)]}{28(x-n) + 28(y-n) + 2(z-n)} = 0,56$. (3)

Из уравнения (2) находим

$24x + 12y = 16,8x + 16,8y + 1,2z$, $7,2x = 4,8y + 1,2z$,
$7,2 x = 4,8y + 1,2 z$,
$x = \frac{4y + z}{6}$. (4)

Величину $х$ подставляем в уравнение (1)

$\frac{169,0}{6} (4y + z) = 75,6y + 75,0z$,
$224,4y = 281z$,
$y = 1,26z$.

После подстановки этого значения $у$ в уравнение (4) находим

$x = 1,07z$.

После преобразования уравнений (2) и (3) получаем

$12 (2x+y) = 0,60 (28x +28y + 2z)$ (2) -
$\underline {12(2x+y) - 36n = 0,56 (28x + 28y + 2z) - 0,56 \cdot 58n}$ (3)
$36n = 0,04 (28x + 28y +2z) + 32,48n$ (4)
$3,52n = 0,04(28x + 28y + 2z)$
$44n = 14x + 14y + z$ (5)

При подстановке величин $х$ и $у$ в (5) имеем

$44n = 14 \cdot 1,07z + 14 \cdot 1,26z + z$,
$44n = 32,62z$,
$z = 1,35n$.

Следовательно,

$x = 1,35n \cdot 1,07 = 1,44n$,
$y = 1,35n \cdot 1,26 = 1,7n$.
$x + y + z = l,44n + 1,7n + 1,35n = 4,49n$ (молей газов в смеси),
$28x + 28y + 2z = 40,32 n + 47,6 n + 2,7n = 90,62n$ (граммов газов в смеси).

Процентный состав смеси газов до реакции:

этилен: $\frac{x}{4,49n} = \frac{1,44n}{4,49n} = 0,32$, или 32 % (по объему),
$\frac{40,32n}{90,62n} = 0,4449$, или 44,49 % (по массе);
окись углерода: $\frac{y}{4,49n} = \frac{1,7n}{4,49n} = 0,38$, или 38 % (по объему),
$\frac{47,6n}{90,62n} = 0,5253$, или 52,53 % (по массе);
водород: $\frac{z}{4,49n} = \frac{1,35n}{4,49n} = 0,30$ или 30 % (по объему),
$\frac{2,7n}{90,62n} = 0,0298$, или 2,98 % (по массе).

Аналогично вычисляем состав смеси после реакцщ. по объему: этилен - 30 %, окись углерода - 23 %: водород - 47 %;
по массе: этилен - 40 %, окись углерода - 52,86 % водород - 7,14 %.
Выход альдегида в результате реакции

$W = \frac{n}{x} = \frac{1n}{1,44n} = 0,7$, или 70 %.