10 класс Генетическая связь между различными классами углеводородов § 41. Генетическая связь между различными классами углеводородов

ГДЗ по химии, 10 класс, Еремин, номер 41.9: Генетическая связь между различными классами углеводородов

Химия; углубленное обучение — Еремин В.В., Кузьменко Н.Е., Теренин В.И. и др.; под редакцией Лунина В.В.

Дмитрий Орлов, преподаватель химии Шпаргача обновлено 12 сентября 2026

← 41.8 41.10 →

Условие

Смесь метана, этилена и бутена-2 объемом 5 л имеет массу 6,96 г. К смеси добавили 5 л водорода и пропустили над нагретым никелевым катализатором. Общий объем смеси изменился до 6 л. Найдите состав исходной смеси в объёмных процентах.

Номер как в учебнике. Условие — полный пересказ редакции: те же пункты, числа и факты, не цитата из книги.

Пошаговое решение

Для решения задачи проанализируем химические свойства компонентов смеси и изменения объема при реакции. Метан (CH₄) является насыщенным углеводородом и не вступает в реакцию присоединения с водородом. Этилен (C₂H₄) и бутен-2 (C₄H₈) — непредельные углеводороды (алкены), которые реагируют с водородом по схеме гидрирования:

C_nH_2n+H₂→C_nH_2n+2

В ходе этой реакции один объем водорода расходуется на один объем алкена, а продукт реакции (алкан) занимает тот же объем, что и исходный алкен (при одинаковых условиях). Следовательно, изменение общего объема газовой смеси происходит исключительно за счет расхода добавленного водорода.

Шаг 1. Определение количества прореагировавшего водорода

Изначально у нас было 5 л смеси углеводородов и добавлено 5 л водорода. Общий начальный объем газов составлял:

V_нач =5+5=10 л

После прохождения над катализатором общий объем смеси стал равен 6 л. Разница объемов равна объему потребленного водорода, так как метан не реагировал, а превращение алкенов в алканы не меняло их собственный объем (объем продукта равен объему исходного алкена).

V(H₂)_расх =V_нач -V_кон =10-6=4 л

Таким образом, с водородом прореагировало 4 л алкенов (суммарно этилена и бутена-2).

Шаг 2. Составление системы уравнений для масс и объемов

Пусть объем метана в исходной смеси равен x л, объем этилена — y л, а объем бутена-2 — z л.

Из условия известно, что общий объем исходной смеси равен 5 л:

x+y+z=5 (1)

Мы выяснили, что суммарный объем алкенов (y+z) равен объему прореагировавшего водорода, то есть 4 л:

y+z=4 (2)

Подставив выражение (2) в уравнение (1), найдем объем метана:

x+4=5⇒x=1 л

Теперь используем информацию о массе смеси. Рассчитаем молярные массы веществ:

M(CH₄)=12+4·1=16 г/моль;
M(C₂H₄)=2·12+4·1=28 г/моль;
M(C₄H₈)=4·12+8·1=56 г/моль.

При нормальных условиях мольный объем газа составляет V_m=22,4 л/моль. Масса каждого компонента вычисляется по формуле m=V/V_m·M. Общая масса смеси равна 6,96 г:

x/22,4·16+y/22,4·28+z/22,4·56=6,96

Умножим все уравнение на 22,4, чтобы избавиться от знаменателя:

16x+28y+56z=6,96·22,4 16x+28y+56z=155,904

Шаг 3. Решение системы уравнений и расчет объемных долей

Подставим известное значение x=1 в уравнение массы:

16·1+28y+56z=155,904 28y+56z=155,904-16 28y+56z=139,904

Разделим обе части уравнения на 28:

y+2z=139,904/28 y+2z=4,99657...≈5

Примечание: Число 155,904 получилось из округления или специфических данных учебника. Давайте проверим точность. Если принять, что сумма масс дает «круглое» число для объема, то обычно в таких задачах используют приближенные значения или данные подобраны так, чтобы ответ был целым. Попробуем решить систему с учетом того, что y+z=4:

{y+z=4y+2z=5

Вычтем первое уравнение из второго:

(y+2z)-(y+z)=5-4 z=1 л

Найдем y:

y+1=4⇒y=3 л

Проверим массу с полученными объемами (CH₄: 1 л, C₂H₄: 3 л, C₄H₈: 1 л):

m=1·16+3·28+1·56/22,4=16+84+56/22,4=156/22,4≈6,964 г

Значение 6,96 г в условии соответствует этому результату с учетом округления. Таким образом, объемы компонентов:

Метан (CH₄): 1 л;
Этилен (C₂H₄): 3 л;
Бутен-2 (C₄H₈): 1 л.

Общий объем исходной смеси 5 л. Найдем объемные доли (φ) в процентах:

φ(CH₄)=1/5·100%=20% φ(C₂H₄)=3/5·100%=60% φ(C₄H₈)=1/5·100%=20%

Ответ

Метан: 20%, Этилен: 60%, Бутен-2: 20%

Ключевым моментом является понимание того, что изменение объема смеси после реакции гидрирования равно объему потребленного водорода, так как реакция идет по типу 'газ + газ -> газ' с сохранением объема органической части (1 моль алкена дает 1 моль алкана). Это позволяет сразу найти суммарный объем алкенов. Далее система уравнений решается через баланс объема и массы.

Как решение?

Двойная оценка: понятность и подробность. Можно выбрать одно или оба.

Подробность

У вас другое условие?

Загрузите фото — учтём ваши числа и редакцию.

Решить по фото

Частые вопросы

Это точный номер 41.9 из моего учебника?

Номер совпадает с учебником «Химия; углубленное обучение», Еремин В.В., Кузьменко Н.Е., Теренин В.И. и др.; под редакцией Лунина В.В.. Формулировка — пересказ редакции, не дословная цитата. Если в вашей редакции другие числа — загрузите фото.

Какой ответ в задании 41.9?

Краткий ответ: Метан: 20%, Этилен: 60%, Бутен-2: 20%.

Как пользоваться этим разбором?

Сначала прочитайте условие и чертёж, затем шаги решения по порядку и сверьте свой ход с кратким ответом внизу.

Какой учебник имеется в виду?

«Химия; углубленное обучение», Еремин В.В., Кузьменко Н.Е., Теренин В.И. и др.; под редакцией Лунина В.В.. Проверьте часть, год и автора на обложке. Тема в учебнике: § 41. Генетическая связь между различными классами углеводородов.

Можно ли списать ответ без решения?

Лучше сначала решить самостоятельно, а разбор использовать для проверки хода и поиска ошибки.