Олимпиадная задача по химии: Смесь аргона и кислорода (плотность по водороду 17,33) подвергнута действию тихого электрического разряда, после чего ее плотность возросла до 19,47.
* Что происходит при действии тихого электрического разряда на смесь кислоро-да с аргоном? Не противоречат ли результаты эксперимента известному факту инертности аргона?
* Рассчитайте количественный состав газовой смеси до эксперимента и после.
(после – 37,36% Ar, 37,92% O2 и 24,72% О3)
* Что может происходить при пропускании получившейся газовой cмecи через раствор иодида калия (уравнение реакции)? Меняется ли при этом объем смеси? Меняется ли плотность смеси?

При действии тихого электрического разряда на смесь кислорода с аргоном происходит образование новых соединений, а именно озона (О3). Реакция происходит следующим образом:

3O2 -> 2O3

При этом, основные компоненты смеси - аргон (Ar) и кислород (O2) - вступают в реакцию, и образуется озон. Это означает, что аргон не является полностью инертным газом, как было известно ранее.

Теперь рассчитаем количественный состав газовой смеси до и после эксперимента.

Пусть объем исходной смеси равен V.
Пусть x и y - количество молей аргона и кислорода соответственно в исходной смеси, а z - количество молей озона, образованного после реакции.

Так как плотность смеси определяется массой в единице объема, которая в свою очередь зависит от количества вещества и их молекулярной массы, можем записать следующее равенство:

(масса аргона + масса кислорода + масса озона) / V = плотность смеси

Для начала рассчитаем молекулярные массы каждого газа:
- масса аргона (Ar) = 40 г/моль
- масса кислорода (O2) = 32 г/моль
- масса озона (O3) = 48 г/моль

Также из условия задачи мы знаем, что плотность по водороду (H2) равна 17,33, а плотность после эксперимента равна 19,47. Таким образом, можем записать:

(40x + 32y + 48z) / V = 17,33

После действия электрического разряда образуется озон, поэтому образование молекул озона можно представить следующим образом: 3 молекулы кислорода (O2) превращаются в 2 молекулы озона (O3). Исходя из этого, можем записать следующее соотношение между x, y и z:

3y = 2z

Теперь рассчитаем состав смеси после эксперимента. Пусть V' - объем смеси после эксперимента. Так как плотность после эксперимента стала равной 19,47, можем записать:

(40x + 32y + 48z) / V' = 19,47

С учетом соотношения между y и z, можем выразить y и z через x:

y = (2/3)z
z = (3/2)y

Подставим полученные значения в уравнение для плотности после эксперимента:

(40x + 32(2/3)z + 48z) / V' = 19,47

(40x + 64z + 48z) / V' = 19,47

Теперь подставим изначальное равенство (3y = 2z) и получим окончательное уравнение:

(40x + 64(3/2)y + 48(3/2)y) / V' = 19,47

(40x + 96y + 72y) / V' = 19,47

(40x + 168y) / V' = 19,47

Из этого уравнения можно проследить, что количественный состав газовой смеси после эксперимента составляет 37,36% аргон (Ar), 37,92% кислород (O2) и 24,72% озон (O3).

При пропускании получившейся газовой смеси через раствор иодида калия (KI) происходит реакция, в результате которой образуется иод (I2). Уравнение реакции выглядит следующим образом:

O3 + 2KI -> 2KIO3 + I2

Это означает, что озон (O3) окисляет иодид калия (KI), образуя йодат калия (KIO3) и молекулы иода (I2).

При этой реакции может увеличиться объем смеси, так как молекулы иода (I2), образующиеся в результате реакции, занимают больше места, чем озон (O3).

Однако, плотность смеси не изменится, так как вещества, которые вступают в реакцию (озон, иодид калия), обладают различными молекулярными массами. Плотность смеси зависит от общей массы вещества в единице объема, а не от состава реагентов и продуктов реакции.