Question

250 мл водорода собраны над водой при 26°С и давлении 98,7 кПа. Давление насыщенного пара воды при 26°С составляет 3.4 кПа. Вычислить объем водорода при нормальных условиях и его массу. ​

Answer 1

Ответ:

Объем водорода при нормальных условиях: 0,0596 л

Масса водорода: 0,0186 г

Объяснение:

Для вычисления объема водорода при нормальных условиях и его массы, мы можем использовать закон Бойля-Мариотта и уравнение состояния идеального газа.

1. Сначала найдем количество молей водорода в данном объеме при данных условиях:

Используем уравнение состояния идеального газа: PV = nRT

Где:

- P - давление (98,7 кПа)

- V - объем (250 мл = 0,25 л)

- n - количество молей вещества (что нам нужно найти)

- R - универсальная газовая постоянная (приближенное значение 8,314 Дж/(моль·К))

- T - температура (26°C = 299 К)

Теперь выразим n:

n = (PV) / (RT)

n = (98,7 кПа * 0,25 л) / (8,314 Дж/(моль·К) * 299 К)

n ≈ 0,0093 моль

2. Теперь, зная количество молей водорода, мы можем вычислить его объем при нормальных условиях (0°C и 101,3 кПа), используя закон Бойля-Мариотта:

(P₁ * V₁) / T₁ = (P₂ * V₂) / T₂

Где:

- P₁ и T₁ - давление и температура изначальных условий (98,7 кПа и 299 К)

- P₂ и T₂ - давление и температура нормальных условий (101,3 кПа и 273 К)

- V₁ - объем водорода в начальных условиях (0,25 л, уже известен)

- V₂ - объем водорода в нормальных условиях (что мы ищем)

Теперь решим уравнение для V₂:

(98,7 кПа * 0,25 л) / (299 К) = (101,3 кПа * V₂) / (273 К)

V₂ = (98,7 кПа * 0,25 л * 273 К) / (299 К * 101,3 кПа)

V₂ ≈ 0,0596 л

3. Теперь мы знаем объем водорода при нормальных условиях (0,0596 л). Чтобы найти массу водорода, используем молекулярную массу водорода (H₂ = 2 г/моль):

Масса = количество молей * молекулярная масса

Масса = 0,0093 моль * 2 г/моль

Масса ≈ 0,0186 г

Итак, объем водорода при нормальных условиях составляет примерно 0,0596 л, а его масса около 0,0186 г.

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать закон Дальтона для смеси газов и уравнение состояния идеального газа.

1. Начнем с вычисления количества молей водорода при условиях, описанных в задаче. Мы можем использовать уравнение состояния идеального газа:

   $PV = nRT$

   где $P$ - давление, $V$ - объем, $n$ - количество молей, $R$ - универсальная газовая постоянная, $T$ - температура в Кельвинах.

2. Выразим количество молей водорода:

   $n = \frac{PV}{RT}$

   Переведем 26°С в Кельвины:

   $T = 26 + 273.15 = 299.15 \text{ К}$

   Подставим известные значения:

   $n = \frac{(98.7 \text{ кПа} - 3.4 \text{ кПа}) \times 0.25 \text{ л}}{8.31 \text{ Дж/моль} \cdot \text{К} \times 299.15 \text{ К}}$

3. Получив количество молей, мы можем найти объем водорода при нормальных условиях, используя идеальный газовый закон:

   $PV = nRT$

   Где $P = 101.3 \text{ кПа}$ и $T = 273.15 \text{ K}$.

4. Для нахождения массы водорода воспользуемся молярной массой водорода, которая равна примерно 2 г/моль.

Давайте выполним необходимые вычисления.