Question

К 200 мл смеси водорода, аргона и оксида углерода (II) прибавили 200 мл кислорода. После взрыва и охлаждения продуктов реакции объем газовой смеси сократился до 300 мл. После поглощения оксида углерода (IV) раствором щелочи осталось 250 мл газа. Определите объемные доли газов в смеси.

Answer 1

2CO + O₂ = 2CO₂
2H₂ + O₂ = 2H₂O
т.к. кислорода надо в два раза меньше, чем угарного газа и водорода вместе взятых, то кислород остался в смеси.
т. к. после поглощения щелочью объем смеси уменьшился на 50 мл, то в исходной смеси было 50 мл СО, с ним прореагировало 25 мл О₂
Пусть в смеси было х мл водорода и у мл аргона.
тогда  исходная смесь имела объем
х +у + 50 = 200
после добавления кислорода, взрыва и охлаждения, когда ушла вода
объем смеси стал равен
50+ у + 200 - 25 -0,5х = 300

система:
х +у  = 150
у -0,5х = 75
отсюда у = 100мл аргона
х = 50 мл водорода
w(H₂) = w(CO) = 100%*50/200 = 25%,
w(Ar) = 50%

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать закон Дальтона для газовых смесей, который гласит, что суммарное давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений каждого газа:

P_total = P_1 + P_2 + ... + P_n

где P_total - суммарное давление смеси, P_1, P_2, ..., P_n - парциальные давления каждого газа в смеси.

Мы можем использовать этот закон, чтобы определить объемные доли каждого газа в смеси. Для начала давайте определим, какие газы были в исходной смеси.

Исходная смесь содержала водород, аргон, оксид углерода (II) и кислород. После реакции и охлаждения было образовано другое соотношение этих газов. Давайте предположим, что объемные доли каждого газа в исходной смеси были x_1, x_2, x_3 и x_4 соответственно.

Тогда объем газов в исходной смеси равен:

V_initial = 200 мл + 200 мл = 400 мл

А объем газов после реакции и охлаждения равен:

V_final = 300 мл

Кроме того, мы знаем, что после поглощения оксида углерода (IV) раствором щелочи осталось 250 мл газа. Этот объем может быть объяснен тем, что кислород не был поглощен щелочью и остался в газовой смеси.

Таким образом, мы можем записать следующую систему уравнений для парциальных давлений каждого газа в исходной смеси:

P_H2 + P_Ar + P_CO2 + P_O2 = P_total (уравнение 1) V_H2x_1 + V_Arx_2 + V_CO2x_3 + V_O2x_4 = V_initial (уравнение 2) V_H2y_1 + V_Ary_2 + V_CO2y_3 + V_O2y_4 = V_final (уравнение 3) V_CO2*z_3 = 150 мл (уравнение 4)

где P_H2, P_Ar, P_CO2 и P_O2 - парциальные давления водорода, аргона, оксида углерода (II) и кислорода соответственно, P_total - суммарное давление газовой смеси, y_1, y_2, y_3 и y_4 - объемные