Для решения данной задачи, мы должны использовать следующую формулу:
Массовая концентрация = масса растворённого вещества / объём раствора
В нашем случае у нас уже есть объем раствора (36 л), поэтому нам нужно найти массу серной кислоты, растворенной в этом объеме.
Сначала найдем массу серной кислоты, растворенной в 4 л 0,49% растворе. Для этого используем следующую формулу:
Масса = массовая концентрация * объем раствора
Масса = 0,49% * 4 л = (0,49 / 100) * 4 л = 0,0196 кг
Теперь, найдем массу серной кислоты, растворенной в 36 л растворе. Для этого пропорционально увеличиваем массу, найденную для 4 л:
Масса = (0,0196 кг / 4 л) * 36 л = 0,176 кг
Таким образом, в 36 л растворе содержится 0,176 кг серной кислоты.
Найдем количество вещества серной кислоты в молях с помощью формулы:
Количество вещества = масса вещества / молярная масса
Молярная масса серной кислоты (H2SO4) = 2 * (1,01 г/моль за водород) + 32,06 г/моль (за серу) + 4 * (16,00 г/моль за кислород) = 98,08 г/моль
Количество вещества = 0,176 кг / 98,08 г/моль = 0,00179 моль
Так как реакция гидролиза серной кислоты с водой происходит по следующему уравнению:
H2SO4 + 2H2O -> 2H3O+ + SO4(2-)
Мы видим, что одна молекула серной кислоты соответствует 2 молекулам ионов гидроксидных групп (OH-), поэтому количество ионов гидроксида вычисляем, умножая количество вещества серной кислоты на 2:
Для решения данной задачи нам необходимо использовать закон сохранения энергии. Закон сохранения энергии гласит, что сумма энергий продуктов реакции равна сумме энергий исходных веществ.
1) Начнем с первого уравнения: СН4 + 2О2 -> CO2 + 2Н2О + 880 кДж.
Исходя из данного уравнения, мы можем заключить, что при сгорании 1 молекулы метана выделяется 880 кДж теплоты.
2) Затем рассмотрим второе уравнение: 2С2H2 + 5О2 -> 4CO2 + 2Н2О + 3000 кДж.
Из этого уравнения следует, что при сгорании 2 молекул ацетилена выделяется 3000 кДж теплоты.
3) Для решения задачи нам нужно найти суммарный объем метана и ацетилена, которые нужно сжечь, чтобы выделилось 5000 кДж теплоты.
Пусть x обозначает объем метана в литрах, а y обозначает объем ацетилена в литрах.
Так как метан и ацетилен сжигаются полностью, мы можем записать уравнение на основе закона сохранения энергии:
(880 кДж/мол) * x + (3000 кДж/2мол) * y = 5000 кДж.
Для удобства дальнейших вычислений, мы можем упростить это уравнение, подставив значения констант:
880x + 1500y = 5000.
4) Чтобы решить это уравнение, нам нужно еще одно уравнение, чтобы найти значения x и y. Мы знаем, что объем метана и ацетилена должен быть в сумме равен 202 литрам, поэтому мы можем записать второе уравнение:
x + y = 202.
5) Мы можем решить эту систему уравнений используя метод подстановки или метод сложения:
Перепишем второе уравнение в виде x = 202 - y и подставим в первое уравнение:
880(202-y) + 1500y = 5000.
Раскроем скобки и решим уравнение:
177760 - 880y + 1500y = 5000.
620y = 5000 - 177760.
y = -177760 / 620.
y = -286,71 литра.
Так как объем не может быть отрицательным, мы отбрасываем отрицательное значение.
6) Используем второе уравнение для определения объема метана:
x + (-286,71) = 202.
x = 202 + 286,71.
x = 488,71 литра.
Ответ: Суммарный объем метана и ацетилена, которые нужно сжечь, чтобы выделилось 5000 кДж теплоты, равен 488,71 литра.
Массовая концентрация = масса растворённого вещества / объём раствора
В нашем случае у нас уже есть объем раствора (36 л), поэтому нам нужно найти массу серной кислоты, растворенной в этом объеме.
Сначала найдем массу серной кислоты, растворенной в 4 л 0,49% растворе. Для этого используем следующую формулу:
Масса = массовая концентрация * объем раствора
Масса = 0,49% * 4 л = (0,49 / 100) * 4 л = 0,0196 кг
Теперь, найдем массу серной кислоты, растворенной в 36 л растворе. Для этого пропорционально увеличиваем массу, найденную для 4 л:
Масса = (0,0196 кг / 4 л) * 36 л = 0,176 кг
Таким образом, в 36 л растворе содержится 0,176 кг серной кислоты.
Найдем количество вещества серной кислоты в молях с помощью формулы:
Количество вещества = масса вещества / молярная масса
Молярная масса серной кислоты (H2SO4) = 2 * (1,01 г/моль за водород) + 32,06 г/моль (за серу) + 4 * (16,00 г/моль за кислород) = 98,08 г/моль
Количество вещества = 0,176 кг / 98,08 г/моль = 0,00179 моль
Так как реакция гидролиза серной кислоты с водой происходит по следующему уравнению:
H2SO4 + 2H2O -> 2H3O+ + SO4(2-)
Мы видим, что одна молекула серной кислоты соответствует 2 молекулам ионов гидроксидных групп (OH-), поэтому количество ионов гидроксида вычисляем, умножая количество вещества серной кислоты на 2:
Количество ионов OH- = 0,00179 моль * 2 = 0,00358 моль
Наконец, найдем p(OH):
p(OH) = -log10([OH-])
Где [OH-] - концентрация ионов гидроксида.
[OH-] = количество ионов OH- / объем раствора
Объем раствора = 36 л
[OH-] = 0,00358 моль / 36 л = 9,94 * 10^(-5) М
Теперь, вычислим p(OH):
p(OH) = -log10(9,94 * 10^(-5)) = 4
Ответ: D) 4