Химия

Синтез метанола протекает в соответствии с уравнением

$CO + 2H_2 = CH_3OH$.

После приведения объема газовой смеси до реакции к нормальным условиям устанавливаем, что она содержала 1 объем $CO$ и 2,5 объема $H_2$, т. е. общий объем смеси равнялся $V_0^{ \prime} = 3,5$ единиц объема. Если принять, что в реакцию вступило $x$ объемов $CO$ и $2x$ объемов $H_2$, то в газовой смеси после реакции будет содержаться $(1 - x)$ объемов $CO$, $(NULL,5 - 2х)$ объемов $H_2$ и $x$ объемов $CH_3OH$ (в виде паров). Общий объем газовой смеси после приведения его к нормальным условиям должен быть равен $V_{0}^{ \prime \prime} = (NULL,5-2х)$ единиц объема.

На основании уравнения Менделеева - Клапейрона

$p_1V^{ \prime} = \frac{p_0V_0^{ \prime}T_1}{T_0}$ и $p_2V^{ \prime \prime} = \frac{p_0V_0^{ \prime \prime}T_2}{T_0}$,

следовательно,

$\frac{p_1V^{ \prime}}{p_2V^{ \prime \prime}} = \frac{V_0^{ \prime}T_1}{V_0^{ \prime \prime} T_2}$ или $\frac{p_1}{p_2} = \frac{V_0^{ \prime}T_1}{V_0^{ \prime \prime}T_2}$,

так как $V^{ \prime} = V^{ \prime \prime}$,

$\frac{740}{1200} = \frac {3,5 \cdot 303}{(NULL,5 - 2x) \cdot 573}, 3,5 - 2x = \frac {1200 \cdot 3,5 \cdot 303}{740 \cdot 573} = 3$,

откуда $x = 0,25$ единиц объема, т. е. в указанных условиях прореагировало 25 % $CO$.

После реакции в газах содержалось 0,25 единиц объема паров $CH_3OH$, что составляет

$\frac{0,25 \cdot 100}{3} = 8,3$ % $CH_3OH$ (по объему).

(Уравнение для определения $x$ можно легко вывести, воспользовавшись не объемами реагирующих газов, а их мольными количествами, которые находятся из уравнения газового состояния

$pV = nRT$, $V = \frac{nRT}{p}$.

Поскольку $V^{ \prime} = V^{ \prime \prime}$,

$\frac{3,5T_1}{p_1} = \frac{(NULL,5 - 2x)T_2}{p_2}, \frac{3,5 \cdot 303}{740} = \frac {(NULL,5 - 2x) \cdot 573}{1200}$.)