Вопрос школьника
Рассчитайте объемы кислорода и водорода (нормальные условия), которые потребуются для получения воды массой 5,4 г.
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо знать, что вода состоит из молекул, каждая из которых содержит два атома водорода и один атом кислорода. Также необходимо знать, что нормальные условия — это температура 0°C и давление 101,325 кПа.
Сначала необходимо определить количество молей воды, используя ее массу. Для этого необходимо разделить массу воды на ее молярную массу. Молярная масса воды равна 18 г/моль (2 г/моль для водорода и 16 г/моль для кислорода).
m(H2O) = 5,4 г
n(H2O) = m(H2O) / M(H2O) = 5,4 г / 18 г/моль = 0,3 моль
Так как каждая молекула воды содержит два атома водорода и один атом кислорода, то для получения 0,3 моль воды необходимо 0,6 моль водорода и 0,3 моль кислорода.
n(H2) = 0,6 моль
n(O2) = 0,3 моль
Далее необходимо рассчитать объемы кислорода и водорода при нормальных условиях, используя уравнение состояния идеального газа:
V = n * R * T / P
где V — объем газа, n — количество молей газа, R — универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/моль·К), T — температура газа в Кельвинах, P — давление газа в кПа.
Для водорода:
V(H2) = n(H2) * R * T / P = 0,6 моль * 8,31 Дж/моль·К * 273 К / 101,325 кПа = 14,7 л
Для кислорода:
V(O2) = n(O2) * R * T / P = 0,3 моль * 8,31 Дж/моль·К * 273 К / 101,325 кПа = 7,4 л
Таким образом, для получения воды массой 5,4 г при нормальных условиях необходимо 0,6 моль водорода и 0,3 моль кислорода, что соответствует объемам 14,7 л и 7,4 л соответственно.
