Вопрос школьника
Определите объем, который займет при нормальных условиях газовая смесь, содержащая водород, массой 1,4 г и азот, массой 5,6 г.
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать закон Авогадро и уравнение состояния идеального газа.
Согласно закону Авогадро, при одинаковых условиях температуры и давления, одинаковые объемы газов содержат одинаковое количество молекул. Таким образом, для расчета объема газовой смеси необходимо определить количество молекул каждого газа.
Для этого воспользуемся формулой молярной массы:
M = m/n
где M — молярная масса вещества, m — масса вещества, n — количество молей вещества.
Для водорода молярная масса равна 2 г/моль, а для азота — 28 г/моль. Таким образом, количество молей водорода и азота можно определить следующим образом:
n(H2) = m(H2) / M(H2) = 1,4 г / 2 г/моль = 0,7 моль
n(N2) = m(N2) / M(N2) = 5,6 г / 28 г/моль = 0,2 моль
Теперь можно определить общее количество молекул газовой смеси:
n(общ) = n(H2) + n(N2) = 0,7 моль + 0,2 моль = 0,9 моль
Для расчета объема газовой смеси воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
PV = nRT
где P — давление газа, V — объем газа, n — количество молей газа, R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа.
При нормальных условиях температура равна 273 К, а давление — 101,3 кПа. Значение универсальной газовой постоянной R равно 8,31 Дж/(моль·К).
Таким образом, можно определить объем газовой смеси:
V = nRT / P = 0,9 моль * 8,31 Дж/(моль·К) * 273 К / 101,3 кПа = 20,1 л
Ответ: объем газовой смеси, содержащей водород массой 1,4 г и азот массой 5,6 г при нормальных условиях, равен 20,1 л.
