Question

Какая масса воды образуется при взрыве смеси 10 л водорода и 10 литров кислорода? Какой газ останется в избытке? Найдите объем этого газа.

Answer 1

2H2+O2=2H2O

В избытке О2, избыток составляет 5 л

nH2=10л/22,4 л/моль=0,446 моль

n H2O= n H2=0,446 моль

m H2O=0,446моль*18г/моль=8 г

Answer 2

Для решения этой задачи сначала нужно определить химическое уравнение реакции между водородом (H2) и кислородом (O2):

2H2 + O2 → 2H2O

Это уравнение показывает, что 2 молекулы водорода реагируют с одной молекулой кислорода, образуя 2 молекулы воды (H2O).

Теперь давайте рассмотрим начальные условия: 10 литров водорода и 10 литров кислорода. Для простоты будем считать, что все газы находятся при одинаковых условиях температуры и давления.

Для начала определим количество вещества (молей) каждого газа:

• Для водорода: По уравнению реакции 2 молекулы H2 требуются для образования 2 молекул H2O. Значит, количество молекул водорода равно количеству молекул воды, которые образуются. Так как водород H2 - это двухатомный газ, одна молекула H2 содержит 2 атома водорода, следовательно, количество молекул H2 равно количеству атомов водорода, что равно 10 литрам водорода, разделенным на объем молекулы водорода при стандартных условиях (22.4 литра/моль): 10 литров H2 / 22.4 литра/моль ≈ 0.446 моль H2

• Для кислорода: Как и в случае водорода, количество молекул кислорода равно количеству молекул воды, которые образуются. Так как кислород O2 - это двухатомный газ, одна молекула O2 содержит 2 атома кислорода, следовательно, количество молекул O2 равно количеству атомов кислорода, что равно 10 литрам кислорода, разделенным на объем молекулы кислорода при стандартных условиях (22.4 литра/моль): 10 литров O2 / 22.4 литра/моль ≈ 0.446 моль O2

Теперь мы видим, что количество молей водорода и кислорода одинаково, и они будут полностью реагировать между собой. Как мы видели в уравнении реакции выше, каждый моль водорода реагирует с одним молью кислорода, образуя два моля воды.

Таким образом, в результате реакции образуется 0.446 моль H2O. Теперь мы можем найти массу воды:

Масса H2O = количество молей H2O × молярная масса H2O

Молярная масса H2O (воды) = 2 г/моль (за каждый моль водорода) + 16 г/моль (за каждый моль кислорода) = 18 г/моль

Масса H2O = 0.446 моль × 18 г/моль ≈ 8.068 г

Таким образом, при реакции образуется примерно 8.068 г воды.

Чтобы определить, какой газ останется в избытке, сравним количество молей исходных газов (водорода и кислорода) с количеством молей воды, которое образуется:

Количество молей водорода = 0.446 моль Количество молей кислорода = 0.446 моль Количество молей воды = 0.446 моль (согласно уравнению реакции)

Поскольку количество молей водорода и кислорода одинаково, они будут полностью реагировать, и в результате не останется ни одного из этих газов в избытке.

Теперь мы можем найти объем оставшегося газа (которого на самом деле не останется) при стандартных условиях (0°C и 1 атмосферное давление). Объем одного моля любого газа при стандартных условиях составляет примерно 22.4 литра. Таким образом, объем оставшегося газа равен нулю литров, потому что весь водород и кислород реагируют, и ни один из них не остается в избытке.