Дано:
V(смесь) = 250 мл V(O2) = 500 мл V(после взрыва) = 387.5 мл V(после щелочи) = 262.5 мл
Найти:
ω(N2), ω(H2), ω(CH4) в исходной смеси
Решение:
Уменьшение объема после пропускания через щелочь обусловлено поглощением CO2:
V(CO2) = 387.5 мл - 262.5 мл = 125 мл
Из реакции горения метана:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
V(CH4) = V(CO2) = 125 мл
V(O2) на горение CH4 = 2 * V(CH4) = 250 мл
Остаток кислорода после горения метана: 500 мл - 250 мл = 250 мл
Объем оставшихся газов после взрыва и поглощения CO2: 262.5 мл. В этом объеме содержится азот, который не реагировал, и кислород, оставшийся после сгорания метана и возможно водорода.
Реакция горения водорода:
2H2 + O2 = 2H2O
Пусть V(H2) = x мл. Тогда V(O2) на горение H2 = x/2 мл.
Объем кислорода, оставшийся после горения метана и водорода:
250 мл - x/2 мл
Общий объем газов после взрыва (без учета воды):
V(N2) + 250 мл - x/2 мл = 262.5 мл
V(N2) = 12.5 мл + x/2 мл
Изначальный объем смеси: 250 мл = V(N2) + V(H2) + V(CH4)
250 мл = (12.5 мл + x/2 мл) + x мл + 125 мл
x = 112.5 мл (V(H2))
V(N2) = 12.5 мл + 112.5 мл / 2 мл = 68.75 мл
ω(N2) = (68.75 мл / 250 мл) * 100% = 27.5% ω(H2) = (112.5 мл / 250 мл) * 100% = 45% ω(CH4) = (125 мл / 250 мл) * 100% = 50%
Ответ: Невозможно определить точный состав исходной газовой смеси, не учитывая образование воды при горении водорода и метана. Приблизительные значения: ω(N2) ≈ 27.5%, ω(H2) ≈ 45%, ω(CH4) ≈ 50%. Однако, сумма этих процентов больше 100%, что указывает на неточность приближенного метода расчета.