Question

Маса 11,2 л газу за нормальних умов 2 г. Визначте, який об'єм займе 5 г цього газу.

Answer 1

Ответ:

Записываем уравнение реакции:

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑

Находим молярную массу цинка:

M (Zn) = 65 г/моль

Находим молярную массу серной кислоты:

M (H2SO4) = 1 • 2 + 32 + 16 • 4 = 98 (г/моль)

(молярную массу каждого элемента, численно равную относительной атомной массе, смотрим в периодической таблице под знаком элемента и округляем до целых)

Находим чистую массу серной кислоты в растворе:

m растворенного вещества = m раствора • ω = 200 • 0,10 = 20 (г)

Более рационально подставить в уравнение массу, но если Ваш учитель требует решать через моли, находим количество вещества серной кислоты:

n (H2SO4) = m/M = 20 г / 198 г/моль и т. д. Потом подставляем в уравнение моли.

Находим, какое вещество в недостатке. Для этого записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением — массу согласно уравнению (равна молярной массе, умноженной на число моль, т. е. коэффициент перед веществом. В этом примере равен 1):

6,5 г  20 г

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑

65 г    98 г

Составляем неравенство из двух дробей:

6,5 г < 20 г

65 г      98 г

Цинк в недостатке — расчет ведем по нему (его отношение фактической массы к эквивалентной массе меньше, значит, он израсходуется раньше. Серная кислота останется в избытке)

Будьте внимательны! Ошибка в этом действии делает решение неверным!

Записываем над уравнением реакции полученные данные, а под уравнением — данные по уравнению в тех же единицах измерения:

6,5 г                             x моль

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑

65 г                              1 моль

Составляем пропорцию:

6,5 г — x моль

65 г  — 1 моль

Находим число моль выделившегося водорода:

x = 6,5 г • 1 моль / 65 г = 0,1 моль

Находим объем водорода:

v = 22,4 л/моль • n,

где 22,4 — молярный объем, т. е. объем одного моля любого газа,

n — количество вещества (моль)

v = 22,4 л/моль • 0,1 моль = 2,24 л

Ответ: 2,24 л.

Answer 2

Для вирішення цієї задачі можна використати закон Бойля-Маріотта, який визначає зв'язок між об'ємом та тиском газу за незмінної кількості газу та постійної температури:

$P_1 \cdot V_1 = P_2 \cdot V_2,$

де $P_1$ та $V_1$ - початковий тиск та об'єм газу, а $P_2$ та $V_2$ - новий тиск та об'єм газу.

Дані:

• $V_1 = 11.2 \, \text{л}$ (початковий об'єм газу)
• $P_1$ - початковий тиск газу (не вказано, та ми можемо припустити, що тиск нормальний, тобто $P_1 = 1 \, \text{атм}$)
• $P_2 = P_1 = 1 \, \text{атм}$ (новий тиск газу)
• $V_2$ - об'єм газу, який потрібно знайти
• $m_1 = 2 \, \text{г}$ (початкова маса газу)
• $m_2 = 5 \, \text{г}$ (нова маса газу)

Ми можемо виразити $V_2$ з рівняння Бойля-Маріотта:

$V_2 = \frac{{P_1 \cdot V_1}}{{P_2}} = \frac{{1 \, \text{атм} \cdot 11.2 \, \text{л}}}{{1 \, \text{атм}}} = 11.2 \, \text{л}.$

Таким чином, об'єм 5 г газу за нормальних умов буде такий же, як об'єм 2 г газу, а саме 11.2 л.