Вопрос школьника
Вычислите объем воздуха (н.у.), который потребуется для сжигания 20 м3 сероводорода, если при этом образуются вода и оксид серы (IV). Вычислите массу этого воздуха
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо записать уравнение реакции сжигания сероводорода:
H2S + 3O2 → H2O + SO2
Из уравнения видно, что для сжигания 1 моль сероводорода необходимо 3 моля кислорода. Так как мы не знаем количество молей сероводорода, но знаем его объем, то необходимо сначала вычислить количество молей:
n(H2S) = V(H2S) / Vm(H2S)
где V(H2S) — объем сероводорода, Vm(H2S) — молярный объем при нормальных условиях (22,4 л/моль).
n(H2S) = 20 м3 / 22,4 л/моль = 0,893 моль
Так как для сжигания 1 моль сероводорода необходимо 3 моля кислорода, то для сжигания 0,893 моль сероводорода необходимо:
n(O2) = 3 * n(H2S) = 2,679 моль
Для вычисления объема воздуха, необходимого для содержания 2,679 моль кислорода, воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
pV = nRT
где p — давление, V — объем, n — количество молей, R — универсальная газовая постоянная, T — температура.
При нормальных условиях (н.у.) давление и температура равны:
p = 101,3 кПа
T = 273 К
Также известно, что воздух состоит примерно на 21% из кислорода, поэтому объем воздуха, необходимый для содержания 2,679 моль кислорода, будет равен:
V(O2) = n(O2) * RT / p = 2,679 моль * 8,31 Дж/(моль*К) * 273 К / 101,3 кПа = 58,5 м3
Таким образом, для сжигания 20 м3 сероводорода необходимо 58,5 м3 воздуха при н.у. Масса этого воздуха будет равна:
m = pV / RT = 101,3 кПа * 58,5 м3 / (8,31 Дж/(моль*К) * 273 К) = 2,14 кг
