Каково количество теплоты (в кДж), выделяющееся при сгорании смеси водорода и метана объемом 120 дм³, если объем

Чтобы решить эту задачу, нам понадобится узнать, какую энергию выделяет 1 моль водорода и 1 моль метана при их полном сгорании.

Сперва найдем объем водорода и метана в молях. У нас дано, что объем водорода составляет 1/4 объема метана. Обозначим объем водорода как V(H₂) и объем метана как V(CH₄). Тогда, согласно условию задачи, V(H₂) = 1/4 * V(CH₄).

Затем мы можем найти сам объем метана. Нам дан общий объем смеси, который равен 120 дм³. По условию задачи, V(H₂) + V(CH₄) = 120 дм³. Подставим сюда значение V(H₂), чтобы выразить V(CH₄):

V(H₂) + V(CH₄) = 120 дм³
1/4 * V(CH₄) + V(CH₄) = 120 дм³
(1/4 + 1) * V(CH₄) = 120 дм³
(5/4) * V(CH₄) = 120 дм³

Теперь найдем объем метана:
V(CH₄) = 120 дм³ / (5/4)
V(CH₄) = 96 дм³

Теперь мы знаем объем водорода и метана в молях. Учитывая, что при полном сгорании 1 моля вещества выделяется определенное количество теплоты, нам нужно найти количество молей каждого газа.

Объем 1 моля газа при нормальных условиях (0°C и 1 атм) составляет 22,4 литра. Переведем объемы водорода и метана в литры:

V(H₂) = 1/4 * V(CH₄)
V(H₂) = 1/4 * 96 дм³ = 24 л
V(CH₄) = 96 дм³ = 96 л

Теперь найдем количество молей каждого газа:
n(H₂) = V(H₂) / 22,4
n(H₂) = 24 л / 22,4 л/моль

n(CH₄) = V(CH₄) / 22,4
n(CH₄) = 96 л / 22,4 л/моль

Теперь мы можем узнать количество теплоты, выделяющейся при сгорании этих газов. Для этого нам понадобятся значения нагревательной способности (теплоты сгорания) каждого газа: q(H₂) и q(CH₄). Пусть q(H₂) равно 286 кДж/моль, а q(CH₄) равно 890 кДж/моль.

Количество теплоты, выделяющееся при сгорании водорода, равно:

Q(H₂) = n(H₂) * q(H₂)
Q(H₂) = (24 л / 22,4 л/моль) * 286 кДж/моль

Количество теплоты, выделяющееся при сгорании метана, равно:

Q(CH₄) = n(CH₄) * q(CH₄)
Q(CH₄) = (96 л / 22,4 л/моль) * 890 кДж/моль

Наконец, чтобы найти общее количество теплоты, выделяющееся при сгорании смеси, сложим количество теплоты, выделяющееся при сгорании водорода, и количество теплоты, выделяющееся при сгорании метана:

Q = Q(H₂) + Q(CH₄)

Теперь вычислим все значения и найдем ответ на задачу.