Химия

Раствор серной кислоты понижает свою концентрацию в результате поглощения воды, образующейся при сгорании водорода. Исходный раствор имел массу $0,0600 \cdot 1,80 = 0,108$ кг и содержал $0,108 \cdot 0,88 = 0,095$ кг $H_2SO_4$ и $0,108 \cdot 0,095 = 0,013$ кг $H_2O$. В образовавшемся после поглощения паров воды растворе по-прежнему содержится 0,095 кг $H_2SO_4$, что составляет теперь 87 % ($0,87 m$), остальные 13 % ($0,13 m$) приходятся на воду, т. е. масса воды равна $(NULL,095 : 0,87) \cdot 0,13 = 0,0142$ кг.

Следовательно, $0,0142 - 0,013 = 0,0012$ кг, или $1,2 \: г : 18 = 0,067$ моля, $H_2O$ образовалось при реакции

$\underset {2 \: моля}{2H_2 \: (газ)} + \underset {1 \: моль}{O_2 \: (газ)} = \underset {2 \: моля}{2H_2O \: (в \: растворе)}$.

Из мольных отношений следует, что для образования 0,067 моля $H_2O$ в реакцию должно вступить 0,067 моля $H_2$ и 0,0385 моля $O_2$ из воздуха. Предполагая, что весь водород вступил в реакцию, можно считать, что до реакции в сосуде было 0,067 моля $H_2$. Легко убедиться, что в удвоенном объеме воздуха содержится только $2 \cdot 0,067 \cdot 0,21 = 0,028$ молей $O_2$, т. е. меньше, чем необходимо для сгорания 0,067 моля $H_2$. (Вероятно, в условии задачи говорится о двукратном избытке воздуха по сравнению с теоретически вычисленным.)

Тогда общий объем воздуха будет определяться количеством кислорода, необходимым для сгорания 0,067 моля $H_2$, которое равно $0,0385 \cdot 2 = 0,067$ моля $O_2$. Принимая, что воздух содержит примерно 20 % $O_2$, на 0,067 моля $O_2$ должно приходиться $0,067 \cdot 4 = 0,268$ моля $Na$. Если пренебречь давлением паров воды над растворами и содержанием других газов в воздухе, то в сосуде до реакции должно находиться $n_1 = 0,067$ моля $H_2 + 0,067$ моля $O_2 + 0,278$ моля $N_2$, т. е. 0,402 моля газов. Поскольку объемные отношения для газов пропорциональны мольным, то, следовательно, газовая смесь содержала до сгорания $(NULL,067 : 0,402) \cdot 100 = 16,7 \% H_2$, столько же, т. е. 16,7 % $O_2$ и $16,7 \cdot 4 = 66,8 \% N_2$. После реакции в газовой смеси останется $0,067 : 2 = 0,0335$ моля $O_2$ и 0,268 моля $N_2$, всего $n_2 = 0,0335 + 0,268 = 0,3015$ моля газов.

Таким образом, газовая смесь содержит $(NULL,0335 : 0,3015) \cdot 100 = 11,1 \% O_2$ и $100 - 11,1 = 88,9 \% N_2$ (по объему).

$p_1V = n_1RT$, $p_2V = n_2RT$,

поскольку объем сосуда один и тот же (изменением объема жидкости можно пренебречь) и температура не изменилась, то

$\frac{p_2}{p_1} = \frac{n_2}{n_1} = \frac{0,3015}{0,402} = 0,75$, т. е. составляет 75 % $p_1$.

Следовательно, давление изменилось в $1 : 0,75 = 1,33$ раза,