Химия

Общее число молей газов равно $\frac{1,792}{22,4} = 0,08$ моль. Для определения $Q_{1}$ произведем алгебраическое сложение уравнений образования $CO$ и $CO_{2}$ из простых веществ таким образом, чтобы получилось уравнение

$CO + \frac{1}{2}O_{2} = CO_{2} + Q_{1}$

Находим $Q_{1} = 393,5 - 110,5 = 283$ кДж/моль. Аналогично для реакции

$CH_{4} + 2O_{2} = CO_{2} + 2H_{2}O + Q_{2}$

получим $Q_{2} = 393,5 + 241,8 \cdot 2 - 74,8 = 802,3$ кДж/моль.

Если число молей метана обозначить через $x$, а число молей оксида углерода (II) через $y$, то при их сгорании выделяется соответственно $802,Зx$ и $283,Оy$ кДж теплоты. Общее количество выделившейся теплоты равно $802,3x + 283,0y = 13,683$ кДж. Так как добавленный водород горит, в исходной смеси содержится избыток кислорода. Из уравнения

$2H_{2} + O_{2} = 2H_{2}O + 483,6$ кДж

следует, что избыток кислорода в исходной смеси составляет 9,672/483,6 = 0,02 (моль).

Тогда 13,683 кДж соответствуют 0,08 -0,02 = 0,06 моль такой смеси, в которой число молей газов при горении метана ($CH_{4} + 2O_{2}$) составит $3x$ моль, а при горении оксида углерода(II) ($CO + \frac{1}{2}O_{2}$) - $1,5 y$ моль. Получаем систему уравнений:

$\begin {cases} 3x + 1,5y = 0,06 \\ 802,3x +283y = 13,683 \end {cases}$

Решая эту систему, находим $x = 0,01; y = 0,02$. Таким образом, в смеси содержалось 0,01 моль $CH_{4}$, или 0,224 л; 0,02 моль $CO$, или 0,448 л, а кислород находим по разности 1,792 - 0,224 - 0,448 = 1,12 л.