Прозрачный, невесомый и абсолютно химически инертный воздушный шарик
объемом 5 литров заполнили смесью водорода и хлора плотностью 0,7 г/л при н.у. Шарик вынесли на солнечный свет и 33% всего хлора вступила в химическую реакцию с водородом с образованием бинарного газа С. Спустя 5 минут газовая смесь остыла и снова находится при н.у. Определите плотность газовой смеси с точностью до десятых, а также будет ли шарик способен летать в воздухе после протекания реакции, или опустится на землю?
1 Ответ
На сколько литров в граммах можно наполнить воздушный шар объемом 5 литров смесью водорода и хлороводорода плотностью 0,7 грамма на литр при обычной температуре? Плотность газа (Н2 + Сl2) = 0,7*0,7 = 0,5 грамма на литр. Масса газа 5 кг. Объем шара 5 литров. Плотность воздуха 1 кг/м3. Значит объем шара равен: 5 л/0,1 кг = 5000 литров. При нормальных условиях 5 л Н2 + 0,5 л Сl2 = 5 л воды. Давление газа в шаре равно: 2 МПа. Если газ имеет плотность 0,7 г/литр, то он весит 0,7*0,7=0,5 кг. В результате реакции с водородом, который весит 0,09 кг, образуется газ плотностью 0,9 г/литры. На Земле его плотность составит 0,45 г/литру. Но он не полетит, потому что у него плотность меньше, чем у воздуха. В результате той же реакции получается газ с плотностью 1,4 г/литра. Он полетит.
Решение: Пусть х литров газовой смеси состоят из водорода и хлора в соотношении (х : у). Тогда плотность газа по водороду будет равна: (х + у) : (х — у), где у = 0,7г/л. Плотность газовой смеси по хлору будет: х : 0,7г/г. Получаем уравнение: 0,5х : (0,7г/л) + х : (0,07г/г) = 0. Решаем это уравнение относительно х. С учётом того, что х = 0,5 (по условию задачи), получаем: 0,7г/х = 0,5г/у Уравнение имеет два корня: х = 2,72 и у = 8,86.