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.
Ответы
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.