Question

Какой объем займут при н.у. 120 мл азота, собранного над водой при темп. 20 гр. и давлении 100 кПа? Давление насыщ. пара воды при 20 гр. равно 2,3 кПа. (Только решение)

Answer 1

Решение.
Парциальное давление азота равно разности общего давления и парциального давления воды:
р(N2)=P-p(H2O) = 100-2,3 =97,7 кПа
Обозначим искомый объем через V'
Используя объединенное уравнение Бойля-Мариотта и Гей-Люссака, находим:
V'=PVT₀/(TP₀) = 97,7*120*273/(293*101,3) = 108 мл
Ответ: 108 мл

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать закон Дальтона и уравнение состояния идеальных газов. Закон Дальтона гласит, что суммарное давление смеси газов равно сумме давлений каждого из газов в смеси.

В данном случае у нас есть азот (N2) и водяной пар (H2O), и суммарное давление смеси равно 100 кПа.

Сначала найдем парциальное давление азота (P_N2) в смеси, используя закон Дальтона:

P_N2 = P_общее - P_водяной пар

где P_общее - суммарное давление смеси, равное 100 кПа, и P_водяной пар - давление насыщенных паров воды при 20°C, равное 2,3 кПа.

P_N2 = 100 кПа - 2,3 кПа = 97,7 кПа

Теперь мы можем использовать уравнение состояния идеальных газов, чтобы найти количество молей азота:

PV = nRT

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

Переведем температуру в кельвины: 20°C + 273,15 = 293,15 K.

Теперь мы можем решить уравнение для азота:

V_N2 = (n_N2 * R * T) / P_N2

V_N2 = (n_N2 * 8,314 Дж/(моль·К) * 293,15 K) / 97,7 кПа * 1000 Па/кПа

V_N2 = (n_N2 * 2446,629 Дж/(моль·К)) / 97,7

V_N2 = 25,01 * n_N2

Теперь мы знаем, что объем азота равен 120 мл (0,12 л), и мы хотим найти количество молей (n_N2):

0,12 л = 25,01 * n_N2

n_N2 = 0,12 л / 25,01 = 0,004799 mol

Теперь, зная количество молей азота, мы можем найти его объем при нормальных условиях (н.у.), где T = 273,15 K и P = 101,3 кПа:

V_N2_н.у. = (n_N2 * 8,314 Дж/(моль·К) * 273,15 K) / 101,3 кПа * 1000 Па/кПа

V_N2_н.у. = (0,004799 mol * 2256,559 Дж/(моль·К)) / 101,3

V_N2_н.у. = 0,1077 л

Таким образом, 120 мл (0,12 л) азота, собранного над водой при температуре 20°C и давлении 100 кПа, займут объем примерно 0,1077 л при нормальных условиях (н.у.).