1. Согласно закону Авогадро в равных объемах газов при одинаковых условиях содержится равное число молекул. За х обозначим n(O2), тогда n(H2) тоже равно х. За у примем массу пустого сосуда (г). Составим систему уравнений:
Отсюда: х = n(O2) = n(Н2) = 0.5 моль, у = m = 1244 г.
Собственная масса сосуда 1244 г, масса с воздухом 1244+29*0,5 = 1258,5 г.
Молярный объем газа при н.у. составляет 22,4 л, значит, объем сосуда 22,4*0,5 = 11,2 л.
2. Уравнение реакции: 2H2 + O2 = 2H2O. Из стехиометрии реакции следует, что кислород находится в избытке, а водород прореагирует полностью. Воды получится столько же, сколько было водорода, т.е. 0,5 моля. Ее масса 18*0,5 = 9 г, объем при н.у. 9 г : 1 г/мл = 9 мл. Масса сосуда с продуктом и с воздухом 1258,5+9 = 1267,5 г, из которых для точности надо вычесть массу 9 мл вытесненного водой воздуха. Но эта масса составляет всего 29*9*10‑3/22,4 = 0,012 г, поэтому ей можно пренебречь. Масса воды в заполненном ей сосуде 11,2 л * 1000 г/л = 11200 г, а вместе с сосудом 11200+1244 = 12444 г.
3. При действии на кислород электрических разрядов часть кислорода превращается в озон: 3O2 = 2O3. Есть несколько вариантов вычисления количества образовавшегося озона, например такой. Поскольку давление в сосуде упало на 5 %, то общее количество молей газов тоже сократилось на 5 %, т.е. на 0,05*0,5 = 0,025 моля. Составляем пропорцию:
При образовании 2 молей озона кол-во газов сокращается на 1 моль;
При образовании х молей озона кол-во газов сократилось на 0,025 моля.
Отсюда х = 0,025*2 = 0,05 моля.
На образование 0,05 моля озона (его масса 48*0,05 = 2,4 г) было потрачено 0,05*3/2 = 0,075 молей кислорода, которого осталось 0,5–0,075 = 0,425 моля (32*0,425 = 13,6 г). Поскольку в равных объемах газов содержится одинаковое количество молекул, для газов объемные и мольные % совпадают. Количественный состав смеси после реакции: О3 – 100*0,05/(0,05+0,425) = 10,5 об. % и 100*2,4/16 = 15 масс. %; О2 - 100*0,425/(0,05+0,425) = 89,5 об. % и 100*13,6/16 = 85 масс. %;
4. Озон – очень сильный окислитель, в водном растворе окисляющий иодид-ионы до йода: 2KI + О3 + Н2O = I2¯ + О2 + 2КОН. Один моль озона выделяет 1 моль йода, значит, 0,005 моль – это максимальное количество йода, которое можно получить. Его масса составит m = 0,05·253.8 = 12,69 г.
В случае избытка концентрированного раствора KI масса осадка будет меньше, а в случае большого избытка иод и вовсе не выпадет в осадок, поскольку растворяется в крепких растворах иодида калия: KI + I2 = KI3 или KI + nI2 = KI2n+1.