Question

Смесь 1 л метана и 3 л кислорода сожгли в закрытом сосуде. Каков объемный состав газовой смеси после реакции с учётом того , что вода конденсировалась? Изменится ли давление в сосуде после проведения реакции?

Answer 1

Ответ:

ответ: объемная доля метана в смеси 0.68 или 68%!

Answer 2

При сгорании метана (CH4) в кислороде (O2) образуется углекислый газ (CO2) и вода (H2O) в виде пара. Уравнение реакции можно записать следующим образом:

CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O

Исходя из этой реакции, 1 моль метана потребляет 2 моля кислорода и образует 2 моля водяного пара. Теперь давайте рассмотрим вашу исходную смесь:

• 1 литр метана (CH4) эквивалентен 1/22.4 ≈ 0.0446 молям.
• 3 литра кислорода (O2) эквивалентны 3/22.4 ≈ 0.134 молям.

Исходя из баланса реакции, 0.0446 моль метана потребляют 2 * 0.0446 = 0.0892 моль кислорода и образуют 2 * 0.0446 = 0.0892 моля водяного пара.

После реакции в сосуде остаются только газы: углекислый газ (CO2), оставшийся кислород (O2) и образовавшийся водяной пар (H2O). Общий объем газов будет равен сумме их объемов:

• Оставшийся кислород (O2): 3 литра - 0.0892 молей * 22.4 л/моль ≈ 0.13 литра
• Образовавшийся водяной пар (H2O): 0.0892 молей * 22.4 л/моль ≈ 2 литра
• Углекислый газ (CO2) будет также занимать определенный объем, который зависит от давления и температуры.

Общий объем газов после реакции будет равен 3 литрам (изначально) - 1 литр (метан) + 0.13 литра (кислород) + 2 литра (водяной пар) + объем углекислого газа.

Давление в сосуде изменится из-за образования дополнительных молекул газов. Если изначально давление в сосуде было P, то после реакции давление увеличится из-за образования углекислого газа и водяного пара. Конечное давление можно рассчитать с использованием закона идеальных газов:

PV = nRT

где P - давление, V - объем, n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в абсолютных единицах (Кельвины).

Поскольку давление и объем изменились, количество молей газа (n) осталось постоянным (по закону сохранения массы), и температура также неизменна (если считать, что реакция прошла без теплообмена с окружающей средой), у нас есть:

P1 * V1 = P2 * V2

Где P1 и V1 - изначальное давление и объем, P2 и V2 - конечное давление и объем после реакции.

Известно, что P1 = P и V1 = 3 литра (изначальный объем). Мы также знаем, что V2 = 3 литра - 1 литр (метан) + 0.13 литра (кислород) + 2 литра (водяной пар) + объем углекислого газа.

Таким образом, P * 3 л = P2 * (3 л - 1 л + 0.13 л + 2 л + объем углекислого газа)

P * 3 л = P2 * 4.13 л + объем углекислого газа

Давление P2 будет больше, чем исходное давление P из-за образования дополнительных молекул газов (углекислого газа и водяного пара). Точное значение P2 зависит от количества образовавшегося углекислого газа и его объема, а также от начального давления и других параметров, таких как температура и количество водяного пара. Вам потребуется больше данных о точных условиях и температуре, чтобы точно определить P2.