Вопрос школьника
Ответь развернуто и подробно на вопрос — Рассчитайте, какой объем (н. у.) займут: а) 0,6 моль азота N2; б) 10 г водорода H2; в) 4,5 моль кислорода
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать уравнение состояния идеального газа:
PV = nRT
где P — давление газа, V — его объем, n — количество вещества газа в молях, R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа в Кельвинах.
Для решения задачи необходимо знать значение универсальной газовой постоянной R, которая равна 8,31 Дж/(моль·К).
а) Для расчета объема 0,6 моль азота N2 необходимо знать давление и температуру газа. Предположим, что температура газа равна комнатной температуре 293 К. Давление газа можно определить, зная, что объем газа равен 22,4 л при нормальных условиях (температура 273 К, давление 101,3 кПа). Тогда:
PV = nRT
V = nRT/P = 0,6 моль * 8,31 Дж/(моль·К) * 293 К / 101,3 кПа = 12,6 л (округляем до одного знака после запятой)
Ответ: 0,6 моль азота N2 займут 12,6 л при нормальных условиях.
б) Для расчета объема 10 г водорода H2 необходимо сначала определить количество вещества газа в молях. Для этого воспользуемся молярной массой водорода, которая равна 2 г/моль. Тогда:
n = m/M = 10 г / 2 г/моль = 5 моль
Далее, используя уравнение состояния идеального газа, можно определить объем газа при комнатной температуре и давлении 101,3 кПа:
PV = nRT
V = nRT/P = 5 моль * 8,31 Дж/(моль·К) * 293 К / 101,3 кПа = 114 л (округляем до целого числа)
Ответ: 10 г водорода H2 займут 114 л при нормальных условиях.
в) Для расчета объема 4,5 моль кислорода необходимо знать давление и температуру газа. Предположим, что температура газа равна комнатной температуре 293 К. Давление газа можно определить, зная, что объем газа равен 22,4 л при нормальных условиях (температура 273 К, давление 101,3 кПа). Тогда:
PV = nRT
P = nRT/V = 4,5 моль * 8,31 Дж/(моль·К) * 293 К / 22,4 л = 60,5 кПа (округляем до одного знака после запятой)
Далее, используя уравнение состояния идеального газа, можно определить объем газа при давлении 60,5 кПа и комнатной температуре:
PV = nRT
V = nRT/P = 4,5 моль * 8,31 Дж/(моль·К) * 293 К / 60,5 кПа = 87 л (округляем до целого числа)
Ответ: 4,5 моль кислорода займут 87 л при давлении 60,5 кПа и комнатной температуре.
