Question

15 БАЛЛОВ!!! После взрыва смеси водорода, сероводорода и кислорода объём газа уменьшился в 10 раз, причём все газы прореагировали полностью. Найдите объёмные доли газов в смеси, если все измерения проводились при н.у.​

Answer 1

Ответ:

$\phi(H_2S) = 10\%\\\phi(H_2) = 50\%\\\phi(O_2) = 40\%$

Объяснение:

Уравнения реакций в условии:

$2H_2S + 3O_2 = 2SO_2 + 2H_2O\\2H_2 + O_2 = 2H_2O$

Объем газа уменьшился, потому что среди реагентов газообразный (по крайней мере в н.у.) только оксид серы (IV). Если для удобства рассчетов взять 224 л смеси, то, очевидно, объем оксида серы будет равен 22.4 л, т.е. ровно 1 моль. Тогда по уравнению сероводорода будет столько же, то есть 22.4 л, а кислорода в полтора раза больше: 33.6 л.

На первую реакцию приходится масса газа, равная 22.4 + 33.6 = 56 л, значит на вторую реакцию приходится 224 - 56 = 168 л.

Пусть х - объем кислорода в реакции горения водорода, тогда 2х - объем водорода. Отсюда мы имеем х + 2х = 168, или х = 56 л - объем кислорода, которого пришлось на 2 реакцию, ну и объем водорода = 112 л

Таким образом, объем сероводорода равна 22.4 л, кислорода 56 + 33.6 = 89.6 л, а водорода 112 л.

Теперь можно спокойно найти объемные доли каждого компонента:

$\phi(H_2S) = \frac{22.4}{224} * 100\% = 10\%$

$\phi(H_2) = \frac{112}{224} * 100\% = 50\%$

$\phi(O_2) = \frac{89.6}{224} * 100\% = 40\%$

Можно было бы процент кислорода и не считать по отношению, а из 100% отнять 10 и 50, которые приходились на сероводород и водород соответственно (и все равно получилось бы 40%).

Answer 2

Чтобы решить эту задачу, воспользуемся законом Дальтона о частях газов. Согласно этому закону, сумма объемных долей газов в смеси равна единице.

Пусть V₀ будет исходным объемом смеси газов. После реакции объем смеси уменьшился в 10 раз, то есть стал V = V₀/10.

Пусть x₁, x₂ и x₃ будут объемными долями водорода, сероводорода и кислорода соответственно.

Исходя из закона Дальтона, у нас будет следующее уравнение: x₁ + x₂ + x₃ = 1

Также, поскольку все газы прореагировали полностью, можно сказать, что объемный закон реакции также будет соблюдаться. То есть, соотношение объемов реагирующих газов будет такое же, как и соотношение их объемных долей.

Обозначим y₁, y₂ и y₃ как объемные доли водорода, сероводорода и кислорода после реакции. Тогда имеем: y₁/y₂/y₃ = x₁/x₂/x₃

Теперь, учитывая, что объем смеси уменьшился в 10 раз, получаем: y₁ + y₂ + y₃ = 1/10

Теперь у нас есть два уравнения: x₁ + x₂ + x₃ = 1 y₁ + y₂ + y₃ = 1/10

Можем решить эту систему уравнений. Найденные значения x₁, x₂ и x₃ будут являться искомыми объемными долями газов в исходной смеси.

Однако, для полного решения задачи требуется знать конкретные значения объемных долей после реакции (y₁, y₂, y₃). Без этих данных я не могу дать окончательный ответ.