Диссоциация углекислого газа
6/10В цилиндрическом сосуде при одинаковой температуре находятся углекислый газ и гелий, разделенные свободно перемещающимся легким поршнем. Гелий занимает объем в 5 раз больше, чем углекислый газ. Из-за нагрева газов до другой одинаковой температуры часть молекул углекислого газа диссоциировала на окись углерода и кислород: \(2\text{CO}_2 \to 2\text{CO} + \text{O}_2\). В результате поршень сместился и объем гелия стал в 4 раза больше объема образовавшейся смеси. Сколько процентов молекул углекислого газа диссоциировало?
▶Показать разборСкрыть разбор
ОтветДиссоциировало 50% молекул углекислого газа (\(\alpha = 1/2\)).
РешениеПусть до нагрева давление и температура в сосуде соответственно равны \(p_1\) и \(T_1\), а после нагрева \(p_2\) и \(T_2\). Обозначим через \(V_1\) и \(V_2\) объемы углекислого газа до нагрева и смеси после нагрева. Пусть число молекул гелия \(N_0\). Если до нагрева было \(N\) молекул углекислого газа и диссоциировала часть молекул, равная \(\alpha\), то в смеси станет \(N + \dfrac{N\alpha}{2}\) молекул. Запишем уравнения \[p_1V_1 = NkT_1,\quad p_1\cdot 5V_1 = N_0kT_1,\] \[p_2V_2 = (N + N\alpha/2)kT_2,\quad p_2\cdot 4V_2 = N_0kT_2.\] Из этих уравнений находим \(\alpha = \dfrac12\). Это значит, что диссоциировало 50% молекул углекислого газа.
Похожие задачи
- Смесь водорода и кислорода МОШ 2010/11, 10 кл.
- Смешение трёх кислородных баллонов СПбГУ 2010/11, 10 кл.
- Смешение трёх кислородных баллонов СПбГУ 2010/11, 11 кл.
- Смесь водорода и гелия МОШ 2012/13, 10 кл.
- Смесь водорода и гелия МОШ 2012/13, 11 кл.
- Вода, пар и азот в сосуде МОШ 2013/14, 7-11 кл.