Question

Help!!!! Очень срочно!!!!! В замкнутом цилиндре при давлении 160 атм находятся 160 кмоль смеси оксида углерода(II) и кислорода в соотношении объемов 1:3. Вычислите молярный состав и давление газов после того, как 50 % оксида углерода(II) вступит в реакцию. Температура в цилиндре постоянная.

Answer 1

Ответ:

Спочатку знайдемо кількість молів оксиду вуглецю та кисню в початковому стані:

Оксид вуглецю: V = 160 кмоль, V(СО) : V(O2) = 1:3, тому V(СО) = V/4 = 40 кмоль.

Кисень: V(O2) = 3V(СО) = 120 кмоль.

За законом газів, давлення пропорційне кількості молів газу в циліндрі, тому давлення оксиду вуглецю дорівнює:

p(СО) = (40 кмоль / 160 кмоль) * 160 атм = 40 атм

Внаслідок реакції, половина оксиду вуглецю реагує з киснем, утворюючи вуглекислий газ (СО2):

CO + 1/2O2 -> CO2

Під час реакції утворюється 20 кмоль СО2 і залишається 20 кмоль СО та 60 кмоль O2. Кількість молів газу залишається тією ж:

V(залишок) = 20 кмоль СО + 60 кмоль O2 = 80 кмоль.

Таким чином, молярна частка оксиду вуглецю становитиме:

n(СО) / n(залишок) = 20 кмоль / 80 кмоль = 0,25

Давлення газу після реакції можна знайти, застосовуючи закон газів і використовуючи загальний об'єм 160 л:

p(залишок) * V(залишок) = p(кінцеве) * V(кінцеве)

p(кінцеве) = p(залишок) * V(залишок) / V(кінцеве)

V(кінцеве) = 160 л / 2 = 80 л (після реакції об'єм складає половину від початкового об'єму)

p(кінцеве) = 40 атм * 80 л / 160 л = 20 атм

Отже, молярна частка оксиду вуглецю становитиме 0,25, а давлення газів після реакції становитиме 20 атм.

Answer 2

Для начала найдем объем каждого газа до реакции. Так как соотношение объемов оксида углерода(II) и кислорода в смеси равно 1:3, то объем оксида углерода(II) будет составлять 1/4 от общего объема газов.

Общий объем газов: V = 160 кмоль

Объем оксида углерода(II): V_CO = V / (1+3) = V / 4 = 40 кмоль

Объем кислорода: V_O2 = V - V_CO = 160 кмоль - 40 кмоль = 120 кмоль

Так как 50% оксида углерода(II) вступит в реакцию, это означает, что количество оксида углерода(II), участвующего в реакции, будет составлять 50% от исходного количества (т.е. 50% от 40 кмоль).

Количество оксида углерода(II) участвующего в реакции: n_CO_react = 50% от 40 кмоль = 20 кмоль

Поскольку оксид углерода(II) и кислород реагируют по уравнению:

2 CO + O2 -> 2 CO2

Молярное соотношение между оксидом углерода(II) и кислородом равно 2:1. Таким образом, для полного превращения 20 кмоль оксида углерода(II) потребуется 10 кмоль кислорода (то есть количество кислорода, равное половине количества оксида углерода(II), участвующего в реакции).

После реакции в цилиндре останется:

Оставшийся объем оксида углерода(II): V_CO_left = V_CO - n_CO_react = 40 кмоль - 20 кмоль = 20 кмоль

Оставшийся объем кислорода: V_O2_left = V_O2 - 0.5 * n_CO_react = 120 кмоль - 0.5 * 20 кмоль = 120 кмоль - 10 кмоль = 110 кмоль

Таким образом, после реакции в цилиндре будет находиться 20 кмоль оксида углерода и 110 кмоль кислорода.

Давление газов после реакции можно вычислить с использованием уравнения состояния идеального газа:

PV = nRT

где P - давление газа, V - его объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.

Так как температура остается постоянной, можно записать:

P * V = n * R * T

Выразим давление через известные величины:

P_CO = (n_CO / V_CO) * R * T P_O2 = (n_O2 / V_O2) * R * T

P_CO_left = (n_CO_left / V_CO_left) * R * T P_O2_left = (n_O2_left / V_O2_left) * R * T

Подставим известные значения:

P_CO = (20 кмоль / 20 кмоль) * 160 атм = 160 атм P_O2 = (110 кмоль / 120 кмоль) * 160 атм = 146.67 атм

P_CO_left = (20 кмоль / 20 кмоль) * 160 атм = 160 атм P_O2_left = (110 кмоль / 110 кмоль) * 160 атм = 160 атм

Таким образом, после реакции давление оксида углерода(II) и кислорода будет 160 атм. Молярный состав после реакции составит 20 кмоль оксида углерода(II) и 110 кмоль кислорода.