Question

Баллон содержал 0,1 моль кислорода и 0,2 моль водорода. В результате химической реакции 2Н₂ + О₂ → 2Н₂О в баллоне образовался водяной пар, а абсолютная температура увеличилась в два раза. Конденсации водяного пара не происходило. Определите, как и во сколько раз изменилось давление в баллоне.

Answer 1

1) Очевидно что в результате реакции получился 0,2 моль пара (это не химия - можно не доказывать). И в баллоне остался только водяной пар.

2) Из уравнений Клапейрона-Менделеева:

P₁V=ν₁RT₁ - до реакции

P₂V=ν₂RT₂ - после реакции, тогда:

P₂/P₁=(ν₂T₂)/(ν₁T₁)=(2*0,2T₁)/0.3*T₁=0.4/0.3=$1\frac{1}{3}$

Ответ: в $1\frac{1}{3}$ раза

Answer 2

Давайте рассмотрим реакцию, которая произошла в баллоне:

2H₂ + O₂ → 2H₂O

Изначально было 0,1 моль кислорода и 0,2 моль водорода. Эти реагенты превратились в 0,2 моль воды (водяного пара), так как вода в паровой форме имеет такое же количество молей, как и оба реагента вместе. Согласно уравнению реакции, образуется 2 моля воды за каждый моль кислорода.

Таким образом, после реакции в баллоне осталось 0,1 моль кислорода и 0 моль водорода (все водород превратился в водяной пар).

Теперь перейдем к вопросу об изменении давления. Мы знаем, что абсолютная температура увеличилась в два раза, но объем баллона не изменился (предположим, что условия реакции позволяют объему оставаться постоянным).

Для газа с постоянным объемом можно использовать соотношение между давлением и абсолютной температурой:

P₁ / T₁ = P₂ / T₂

где P₁ и T₁ - изначальное давление и температура, P₂ и T₂ - конечное давление и температура.

Давайте обозначим начальное состояние газа (до реакции) как 1 и конечное состояние (после реакции) как 2.

Изначальное давление и температура:

P₁ = P₀ (начальное давление) T₁ = T₀ (начальная температура)

Конечное давление и температура:

P₂ = P₀ (поскольку давление не меняется во время реакции) T₂ = 2T₀ (поскольку температура увеличивается в два раза)

Теперь можем записать соотношение для изменения давления:

P₁ / T₁ = P₂ / T₂ P₀ / T₀ = P₀ / (2T₀)

Теперь рассчитаем отношение конечного и начального давления:

P₂ / P₀ = 1/2

Таким образом, давление в баллоне уменьшилось в два раза.