Химия

Предположим, что газ содержит минимальное количество водорода - один атом на молекулу. Тогда в 2 л газа водорода будет

$1 \frac{2}{22,4} = 0,089$ г.

При его сгорании получится $\underset{M 2 \: г/моль}{ \overset{0,089 \: г}{H_{2} }} + \frac{1}{2}O_{2} = \underset{18 \: г/моль}{ \overset{x \: г}{H_{2}O }}$

$ x = \frac {18 \cdot 0,089}{2} = 0,804 г \: H_{2}O$

Таким образом, вся полученная при сгорании вода должна образоваться из газа. Но при сгорании полиэтилена тоже должна выделиться вода, следовательно, газ не содержит водорода (в молекуле газа не может быть меньше одного атома водорода). Вся вода получена из полиэтилена; находим его массу:

$\underset{28n \: г/моль}{ \overset{x \: г}{(C_{2}H_{4} )_{n} }} + \underset{67,2n \: л/моль}{ \overset{y \: л}{3nO_{2} }} = 2nCO_{2} + \underset{36n \: г/моль}{ \overset{0,804 \: г}{2nH_{2}O }}$

$x = 0,804 \frac {28n}{36n} = 0,625$ г.

Но пакет с газом на воздухе весил 0,536 г, следовательно, в пакете находился газ легче воздуха.

Определяем молекулярную массу газа в пакете. Выталкивающая сила, действующая на пакет объемом 2 л, равна

$m_{1} - m_{2} = 0,625 - 0,536 = 0,089$ г.

В пересчете на 1 моль газов получим $0,089 \frac{22,4}{2} = 1$ г/моль). При средней молярной массе воздуха 29 получаем молярную массу неизвестного газа: 29 - 1 = 28 г/моль. Такую молярную массу имеют азот, оксид углерода(II), этилен. Так как газ не может содержать водород и должен гореть, то, возможно, это $CO$.

На сгорание полиэтилена истрачено кислорода

$y = 67,2 \frac{0,804}{36} = 1,5$ л.

При этом получен 1 л $CO_{2}$. Тогда в случае азота давление после сжигания должно составить $\frac{760}{6} \left ( 6 \frac{1013}{760} - 1,5+ 1 \right ) = 950$ мм рт.ст. Если же в пакете был оксид углерода(II), на его сгорание израсходуется кислород: $2CO + O_{2} = 2CO_{2}$. Из 2 л газа получится 2 л $CO_{2}$ и будет затрачен 1 л $O_{2}$, тогда давление составит $ 760 \frac {8 - 1,5 - 1 - 2 + 1 + 2}{6} = 825$ мм рт. ст. Следовательно, в пакете находился горючий газ $CO$.