Question

Який об’єм кисню, виміряний при температури 18С і тиску 1000 кПа, необхідний для спалювання дигідроген сульфіду масою 5 г, у якому 5% домішок?

Answer 1

Для розв'язання цього завдання, спочатку знайдемо кількість дигідроген сульфіду (H2S) в зразку:

Маса дигідроген сульфіду = 5 г

Так як домішки становлять 5% маси зразка, то маса чистого H2S у зразку буде:

Маса H2S = 5% × 5 г = 0,05 × 5 г = 0,25 г

Знайдемо кількість речовини дигідроген сульфіду, використовуючи його молярну масу:

Молярна маса H2S = 1 г/моль + 2 г/моль = 34 г/моль

Кількість речовини H2S = Маса H2S / Молярна маса H2S = 0,25 г / 34 г/моль ≈ 0,0074 моль

Згідно з реакцією спалювання дигідроген сульфіду:

2 H2S + 3 O2 → 2 H2O + 2 SO2

В цій реакції одна моль H2S спалюється за утворення двох молей води (H2O). Тому кількість речовини кисню (O2), необхідна для спалювання H2S, буде:

Кількість речовини O2 = 3/2 × Кількість речовини H2S = 3/2 × 0,0074 моль ≈ 0,011 моль

Нарешті, використовуючи ідеальний газовий закон, можемо знайти об'єм кисню за умови температури і тиску:

V = (n × R × T) / P

де:

V - об'єм кисню

n - кількість речовини кисню (у молях)

R - універсальна газова стала (приблизно 8,314 Дж/(моль·К))

T - температура в кельвінах

P - тиск

Температура у кельвінах: 18°C + 273 = 291 K

Тиск: 1000 кПа

Підставимо відповідні значення:

V = (0,011 моль × 8,314 Дж/(моль·К) × 291 K) / 1000 кПа

Розрахуємо:

V ≈ 0,026 м³

Отже, для спалювання дигідр

оген сульфіду масою 5 г, при температурі 18°C і тиску 1000 кПа, необхідний об'єм кисню становить близько 0,026 м³.

Answer 2

Для вирішення цього завдання потрібно врахувати, що масова концентрація домішок впливає на об'єм кисню, який необхідний для спалювання дигідрогену сульфіду. Спочатку знайдемо мольну масу дигідрогену сульфіду (H2S). Це сума мольного числа водню і сульфуру: Молярна маса H2S = (2 x Атомна маса водню) + Атомна маса сульфуру Молярна маса H2S = (2 x 1.008 г/моль) + 32.06 г/моль = 34.076 г/моль Тепер обчислимо кількість моль H2S в 5 г речовини: Кількість моль H2S = маса H2S / молярна маса H2S Кількість моль H2S = 5 г / 34.076 г/моль = 0.14684 моль Так як домішки становлять 5% від загальної маси, то маса домішок у сумі буде: Маса домішок = загальна маса x вміст домішок Маса домішок = 5 г x 0.05 = 0.25 г Для знаходження кількості моль кисню, необхідного для спалювання H2S, скористаємося збалансованою хімічною реакцією: H2S + O2 → H2O + SO2 Залежно від збалансованої реакції, одна моль H2S спалюється за участю однієї молікулярного кисню (O2). Тому кількість моль кисню дорівнює кількості моль H2S: Кількість моль O2 = кількість моль H2S = 0.14684 моль Тепер використаємо ідеальний газовий закон, щоб знайти об'єм кисню: PV = nRT, де P - тиск (1000 кПа) V - об'єм кисню (що шукаємо) n - кількість моль (0.14684 моля) R - газова стала (8.314 J/(mol·K)) T - температура у Кельвінах (18°C + 273.15) Підставляємо дані в рівняння і вирішуємо його відносно V: V = (nRT) / P V = (0.14684 моль x 8.314 J/(mol·K) x (18+273.15) K) / (100000 Pa)