Przygotowano roztwór bromu w dichlorometanie (rozpuszczalniku organicznym o wzorze CH₂Cl₂) o stężeniu 2,0 % masowych. Przez płuczkę zawierającą 280 gramów opisanego roztworu bromu przepuszczano bez dostępu światła mieszaninę etanu, etenu i etynu. Podczas doświadczenia przebiegły wyłącznie reakcje zilustrowane poniższymi równaniami:

C₂H₂ + 2Br₂ → C₂H₂Br₄
C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂

Do momentu całkowitego odbarwienia roztworu bromu przez płuczkę przepuszczono 521 cm³ mieszaniny gazów (objętość gazów podano w przeliczeniu na warunki normalne). Ustalono także, że po przejściu przez płuczkę objętość mieszaniny gazów była mniejsza o 86 %.

Oblicz wyrażoną w procentach objętościowych zawartość etynu w mieszaninie zawierającej etan, eten i etyn.

Pokaż rozwiązanie

Sposób 1.

𝑚_Br2 = 280 g ∙ 2,0 % = 5,6 g

𝑛_Br2 = 5,6 g : ( 160 g ∙ mol^–1) = 0,035 mola

521 cm³ ∙ 86,0 % ≅ 448 cm³ = 0,448 dm³

0,448 dm³: ( 22,4 dm³ ∙ mol^–1) = 0,02 mola

𝑥 – liczba moli etenu
𝑦 – liczba moli etynu
𝑥 + 𝑦 = 0,02
𝑥 + 2𝑦 = 0,035 ⇒ 𝑦 = 0,015 mola
0,015 mola ∙ 22,4 dm³ ∙ mol^–1 = 0,336 dm³

0,336 dm³ ∙ 100 % : 0,521 dm³ ≅ 64,5 (%)

Sposób 2.

𝑚Br₂ = 280 g ∙ 2,0 % = 5,6 g

𝑛_Br2 = 5,6 g : ( 160 g ∙ mol^–1 ) = 0,035 mola

521 cm³ ∙ 86,0 % ≅ 448 cm³ = 0,448 dm³

0,448 dm³: ( 22,4 dm³ ∙ mol^–1 ) = 0,02 mola

C₂H₂ + 2Br₂ → C₂H₂Br₄ C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂

𝑥 moli – 𝑦 moli (0,02 – 𝑥)moli – (0,035 – 𝑦)moli

1 mol – 2 mole 1 mol – 1 mol

𝑦 = 2𝑥
0,02 – 𝑥 = 0,035 – 2𝑥
𝑥 = 0,035 – 0,02
𝑥 = 0,015 mola
0,015 mola ∙ 22,4 dm³ ∙ mol^–1 = 0,336 dm³

0,336 dm³ ∙ 100 % : 0,521 dm³≅ 64,5 (%)

Sposób 3.

𝑚_Br2 = 280 g ∙ 2,0 % = 5,6 g 521 cm³ ∙ 86,0 % ≅ 448 cm³ = 0,448 dm³

C₂H₂ + 2Br₂ → C₂H₂Br₄
𝑥 dm³ – 𝑦 g
22,4 dm³ – 320 g
320 𝑥 = 22,4𝑦 ⇒ 𝑦 = 14,29 𝑥

C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂
(0,448 – 𝑥) dm³ − (5,6 – 𝑦) g
22,4 dm³ − 160 g
160(0,448 – 𝑥) = 22,4(5,6 – 𝑦)
160(0,448 – 𝑥) = 22,4(5,6 – 14,29 𝑥)
71,68 –160 𝑥 = 125,44 – 320,096 𝑥
160,096 𝑥 = 53,76
𝑥 = 0,336 dm³