Вопрос школьника
Два сосуда вместимостью по 1 л каждый находятся при одинаковых условиях. Один из сосудов заполнен кислородом, другой — оксидом углерода (IV). В каком из сосудов содержится большее число молекул газа ? В каком из сосудов больше масса газа ?
Ответ от учителя
Для ответа на этот вопрос необходимо использовать формулу идеального газа:
PV = nRT
где P — давление газа, V — его объем, n — количество молекул газа, R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа.
Так как условия для обоих сосудов одинаковы, то давление, объем и температура газов в них одинаковы. Следовательно, можно сравнивать количество молекул газа по формуле:
n = PV/RT
Так как объем обоих сосудов одинаков, то количество молекул газа будет зависеть только от давления и температуры. Так как газы в сосудах разные, то их молярные массы тоже разные. Молярная масса кислорода равна 32 г/моль, а молярная масса оксида углерода (IV) равна 44 г/моль.
Таким образом, для сравнения количества молекул газа в каждом из сосудов необходимо вычислить их количество по формуле выше. Для этого нужно знать давление и температуру газов в сосудах. Предположим, что давление равно 1 атмосфере, а температура равна 25 градусам Цельсия (298 К).
Для кислорода:
n = (1 л * 1 атм) / (0,0821 л*атм/моль*К * 298 К) = 0,040 моль
Для оксида углерода (IV):
n = (1 л * 1 атм) / (0,0821 л*атм/моль*К * 298 К) = 0,054 моль
Таким образом, в сосуде с оксидом углерода (IV) содержится большее количество молекул газа.
Чтобы сравнить массу газа в каждом из сосудов, необходимо умножить количество молекул на их молярную массу:
Для кислорода:
m = n * M = 0,040 моль * 32 г/моль = 1,28 г
Для оксида углерода (IV):
m = n * M = 0,054 моль * 44 г/моль = 2,38 г
Таким образом, в сосуде с оксидом углерода (IV) содержится большая масса газа.
