Вопрос школьника
Раскаленный уголь реагирует с парами воды: C+H₂O=CO↑+H₂↑. Вычислите общий объем полученных газов, если в реакцию с углем вступило 900 г воды.
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать закон Дальтона о смеси газов. Согласно этому закону, общий объем смеси газов равен сумме объемов каждого газа, выделенного в реакции.
Для начала необходимо вычислить количество вещества угля и воды, вступивших в реакцию. Молярная масса угля равна 12 г/моль, а молярная масса воды равна 18 г/моль. Таким образом, количество вещества угля можно вычислить по формуле:
n(C) = m(C) / M(C) = 900 г / 12 г/моль = 75 моль
А количество вещества воды:
n(H₂O) = m(H₂O) / M(H₂O) = 900 г / 18 г/моль = 50 моль
Согласно уравнению реакции, на каждый моль угля выделяется один моль углекислого газа и два моля водорода. Таким образом, количество выделенных газов можно вычислить следующим образом:
n(CO) = n(C) = 75 моль
n(H₂) = 2n(C) = 150 моль
Теперь необходимо вычислить объем каждого газа при стандартных условиях (температура 0°C и давление 1 атмосфера). Для этого можно использовать уравнение состояния идеального газа:
V = nRT/P
где V — объем газа, n — количество вещества газа, R — универсальная газовая постоянная (0,0821 л*атм/моль*К), T — температура в Кельвинах, P — давление в атмосферах.
Для углекислого газа температура и давление не меняются, поэтому его объем можно вычислить следующим образом:
V(CO) = n(CO)RT/P = 75 моль * 0,0821 л*атм/моль*К * 273 К / 1 атмосфера = 16,6 л
Для водорода идентично:
V(H₂) = n(H₂)RT/P = 150 моль * 0,0821 л*атм/моль*К * 273 К / 1 атмосфера = 33,2 л
Таким образом, общий объем полученных газов равен сумме объемов углекислого газа и водорода:
V(общ) = V(CO) + V(H₂) = 16,6 л + 33,2 л = 49,8 л
Ответ: общий объем полученных газов равен 49,8 л.
