Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#98399

Прочный баллон ёмкостью V = 20 л  заполнили смесью метана (СН4  ) и кислорода (O2  ) при температуре t0 = 28∘C  . В баллоне произвели маломощный разряд, вызвавший химическую реакцию

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

а затем остудили его содержимое до температуры t1 = 100∘C  . После этого на стенках сосуда выступили мелкие капельки воды общей массой m = 1 г  , а давление в баллоне стало равно           5
p= 1,775⋅10 П а  . Найти давление в баллоне до начала реакции. Какими могли быть массы газов, закаченных в баллон? Молярные массы считать равными: для метана μ1 = 16 г/моль  , воды μ  =18 г/м оль
 2  и кислорода μ = 32 г/моль
 3  , универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль⋅K )  .
(«Покори Воробьёвы горы!», 2015, 10–11)

Источники: Покори Воробьёвы горы, 2015, 10–11

Показать ответ и решение

По условию в конце процесса на стенках сосуда выступили капельки росы, соответсвенно пар в конце процесса является насыщенным и его давление равно давлению насыщенного пара при этой температуре:

p1 =105 Па

Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона для пара в конце процесса и выразим количество вещества пара:

p1V = ν1RT

    p1V--
ν1 = RT  ≈0,6452 моль

Количество вещества жидкой воды:

     m
ν′1 = μ2 = 0,0556 моль

Тогда общее количество вещества воды:

ν = ν + ν′≈ 0,7 моль
 в   1   1

По закону Дальтона суммарное давление в сосуде складывается из давления пара и давления остальных газов, тогда давление остальных газов:

p= p1+ p2 ⇒ p2 = p− p1

Наличие других газов в смеси говорит о том, что не все реагенты вступили в реакцию, в завивимости от их количества вещества мог прореагировать весь метан и тогда после реакции в сосуде останется непрорегировавшая часть кислорода, либо наоборот. Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона для остальных газов и выразим их суммарное количество вещества:

p2V = ν2RT ⇒ ν2 = (p−-p1)V-≈ 0,5 моль
                    RT

Первоначально все вещества находились в газообразном состоянии, выразим начальное давление из уравнения Менделеева-Клапейрона для газов до начала процесса:

p V = (ν + ν )RT  ⇒ p  = (νв+-ν2)RT0-≈ 1,5⋅105 Па
 0     в   2   0   0       V

Коэффициенты в уравнении реакции показывают как соотносятся количетсва вещества реагентов и продуктов реакции, тогда количество вещества углекислого газа:

      νв
νCO2 = 2 = 0,35 м оль

Тогда количество вещества второго оставшегося после протекания реакции газа:

ν′ = ν2− νCO2 = 0,15 моль

Если прореагировал весь метан, то исходя из коэффициентов в уравнении реакции количества вещества реагентов и их массы:

νCH4 = νCO2 = 0,35 моль⇒ mCH4 = νCH4 ⋅μ1 = 5,6 г

             ′
νO2 = 2νCH4 + ν = 0,85 м оль ⇒ mO2 = νO2 ⋅μ3 = 27,2 г

Если прореагировал весь кислород:

νO2 = νв = 0,7 моль⇒ mO2 = νO2 ⋅μ3 = 22,4 г

       νO2   ′
νCH4 = -2-+ ν = 0,5 моль⇒ mCH4 = νCH4 ⋅μ1 = 8 г
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!