Question

До 375 мл суміші азоту, карбон(IV) оксиду й етину додали 500 мл кисню. Суміш привели до умов реакції. Після закінчення горіння приведення продуктів до початкових умов одержали 687,5 мл газовог суміші, яку пропустили крізь розчин натрій гідроксиду, взятим у над- лишку. У результаті об'єм суміші зменшився до 337,5 мл. Усі виміри пиконано за однакових умов. Визначте об'єми газів початкової суміш

Answer 1

Ця задача відноситься до хімії та вимагає застосування закону ДАЛЬТОНА, який вказує, що об'єм суміші газів, які реагують, дорівнює сумі об'ємів окремих газів, які беруть участь у реакції.

Спочатку, ми повинні знайти об'єм газу, що зайняв би 500 мл кисню при умовах, в яких були виміри. Оскільки ми не знаємо тиску і температури, ми будемо припускати, що гази розташовані в ідеальному газовому стані під нормальними умовами (тиск 1 атмосфера, температура 273 К).

Для кисню:
500 мл = 0,5 л
n(O2) = V(P/RT) = 0,5*(1/0,0821/273) = 0,0197 моль

Далі, ми повинні знайти, який об'єм суміші продуктів горіння зайняв би 0,0197 моль кисню за умовами, в яких були виміри. Для цього ми використаємо закон ДАЛЬТОНА.

До газової суміші додали 375 мл азоту, карбон(IV) оксиду й етину. Тому склад газової суміші складається з (N2 + CO2 + C2H2) та O2

n(N2+CO2+C2H2) = V(P/RT) = 0,6875*(1/0,0821/273) = 0,026 моль

Закон Дальтона:

V(N2) + V(CO2) + V(C2H2) + V(O2) = V(суміш)

n(N2) + n(CO2) + n(C2H2) + n(O2) = n(суміш)

V(O2) = (n(O2)*RT)/P

V(O2) = (0.0197*0.0821*273)/(1*1000)

V(O2) = 0.044 л

V(суміш) = V(N2) + V(CO2) + V(C2H2) + V(O2)

V(суміш) = 375 мл + V(CO2) + V(C2H2) + 0.044 л

Після реакції, з оскільки надлишок натрій гідроксиду відреагував з CO2 і C2H2, зменшився об'єм газової суміші до 337,5 мл. Тому:

V(CO2) + V(C2H2) = V(поч.суміш) - 375 мл - 0.044 л + 337.5 мл

V(CO2) + V(C2H2) = 0.962 л

Також ми знаємо, що натрій гідроксид має надлишок, тому, що частина його реагувала з CO2 і C2H2. А оскільки натрій гідроксид реагує з CO2 і C2H2, ми можемо визначити об'єм CO2 і C2H2, які присутні в початковій суміші.

n(NaOH) = (1/40)*0,1 = 0.0025 моль

n(CO2) = n(NaOH) = 0.0025 моль

V(CO2) = (n(CO2)*RT)/P = (0.0025*0.0821*273)/(1*1000) = 0.0053 л

Якщо V(CO2) = V(C2H2) = V1, тоді:

2V1 = 0.962 л - 0.0053 л

V1 = 0.4784 л

Отже:

V(CO2) = V(C2H2) = 0.4784 л

V(N2) = 375 мл - (V(CO2) + V(C2H2)) = 375 мл - 0.9568 л = 0.2682 л

Тому об'єми газів у початковій суміші складають:

Н2 - 0.2682 л
СО2 - 0.4784 л
С2H2 - 0.4784 л
O2 - 0.044 л