Question

К смеси азота, водорода и метана объемом 130 дм3 добавили О2 объемом 200 дм3 и смесь взорвали. После реакции и охлаждения продуктов объем газовой смеси составил 144 дм3, а после пропускания через раствор щелочи уменьшился до 72 дм3. Рассчитайте объемную долю (%) азота в исходной газовой смеси (все объемы измерены при н.у., кислород взят в избытке). Ответ: 15,26%

Answer 1

Для решения задачи воспользуемся законом Авогадро, который гласит, что при одинаковых условиях температуры и давления равные объемы газов содержат одинаковое количество молекул.

Исходная газовая смесь состояла из азота, водорода и метана, объемом 130 дм3. После добавления 200 дм3 кислорода и взрыва, объем газовой смеси составил 144 дм3. После пропускания через раствор щелочи объем уменьшился до 72 дм3.

Из закона Авогадро следует, что объемы газов в реакции соотносятся как их стехиометрические коэффициенты. Поэтому, чтобы найти объемную долю азота в исходной газовой смеси, нужно найти, сколько объема азота было в реакции.

Рассмотрим сбалансированное уравнение реакции сгорания метана:

CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O

Из уравнения видно, что на одну молекулу метана требуется 2 молекулы кислорода. Так как объемы газов пропорциональны их количеству молекул, то для смеси объемом 130 дм3 метана потребуется 2 * 130 дм3 = 260 дм3 кислорода.

После реакции и охлаждения объем газовой смеси составил 144 дм3. После пропускания через раствор щелочи объем уменьшился до 72 дм3. Значит, объем газовой смеси до пропускания через раствор щелочи составлял 144 + 72 = 216 дм3.

Исходя из этого, объем метана в исходной газовой смеси составлял 216 - 260 = -44 дм3. Отрицательный объем говорит о том, что метан был избыточным и полностью сгорел.

Теперь рассмотрим объемную долю азота в исходной газовой смеси. Объем азота в исходной смеси равен объему исходной смеси минус объем метана: 130 - (-44) = 174 дм3.

Таким образом, объемная доля азота в исходной газовой смеси составляет (174 / 130) * 100% = 133,85%.

Ответ: объемная доля азота в исходной газовой смеси составляет 133,85%.