Question

В результате сжигания смеси кислорода с водородом объемом 20 мл объем уменьшился на 6 мл. Образованная смесь не горит. Определите состав исходной и образовавшейся смесей при условии, что вода находится в парообразном состоянии, а объемы измерены при одинаковых условиях.

Answer 1

Сжигание водорода в присутствии кислорода дает воду:

2H2 + O2 -> 2H2O

При этом объем воды, образующийся при сжигании 20 мл водорода, равен 20 мл. Однако поскольку объем смеси уменьшился на 6 мл, то объем водорода в исходной смеси должен был составлять 20 + 6 = 26 мл.

Таким образом, состав исходной смеси: 20 мл кислорода и 26 мл водорода.

Состав образовавшейся смеси: 20 мл воды и 6 мл неизвестных газов (возможно, водород или кислород), так как смесь не горит.

Answer 2

Для решения этой задачи воспользуемся законом Шарля, который устанавливает, что объем газа прямо пропорционален его температуре, при условии постоянного давления.

Поскольку объемы измерены при одинаковых условиях, можно предположить, что давление осталось неизменным. Тогда можно сказать, что объем исходной смеси газов (V1) и объем образовавшейся смеси (V2) пропорциональны их температурам (T1 и T2):

V1/T1 = V2/T2

Мы знаем, что V1 = 20 мл и V2 = 20 мл - 6 мл = 14 мл.

Также, поскольку вода находится в парообразном состоянии, ее объем можно пренебречь в сравнении с объемами газов, поэтому можно сказать, что объем водорода (VH2) также равен V2:

VH2 = V2 = 14 мл

Таким образом, у нас есть два уравнения:

V1/T1 = V2/T2 VH2 = 14 мл

Мы знаем, что водород (H2) реагирует с кислородом (O2) в соотношении 2:1, поэтому объем кислорода (VO2) в исходной смеси составляет половину от объема водорода:

VO2 = VH2 / 2 = 14 мл / 2 = 7 мл

Теперь мы можем определить объем воды (VH2O), который образуется при сгорании всего водорода и кислорода. Поскольку объем воды равен разнице между объемом исходной смеси и объемами водорода и кислорода:

VH2O = V1 - VH2 - VO2 = 20 мл - 14 мл - 7 мл = -1 мл

Однако, объем воды не может быть отрицательным, поэтому мы приходим к выводу, что данная реакция невозможна при данных условиях.

Таким образом, исходная смесь газов состоит из 7 мл кислорода и 14 мл водорода, а образовавшаяся смесь не содержит горючих газов и состоит из непористой воды.