ОЧЕНЬ СРОЧНО, ДО ЗАКРЫТИЯ ДЕНЬ!!! 100 БАЛОВ
1. Напишіть формулу для обчислення кількості речовини за відомим об'ємом. Виведіть з неї формули для обчислення об'єму і молярного об'єму газу. Обчисліть об'єм 2 моль водню за нормальних умов (3 бали).
2. Яка кількість речовини і число молекул вуглекислого газу міститься в посудині об'ємом 5 л (н. у.)? Обчисліть масу цієї кількості вуглекислого газу (3 бали).
3. Визначте масу і об'єм (н. у.) 6,01∙1024 молекул хлороводню. Розрахуйте відносну густину хлороводню за воднем і повітрям (3 бали).
4. Густина деякого газу за гелієм дорівнює 7. Визначте відносну молекулярну та молярну маси газу, обчисліть його відносну густину за киснем. Виходячи із значення молярної маси, зробіть припущення, який газ був використаний (3 бали).
Ответы
Ответ:
Объяснение:
1 Формула для обчислення кількості речовини (n) за відомим об'ємом (V) для газів при стандартних умовах (температура 273 K і тиск 101.325 kPa) має вигляд:
n = V / V_m,
де V_m - молярний об'єм газу за стандартних умов.
Щоб отримати формули для обчислення об'єму і молярного об'єму газу, ми можемо перетворити цю формулу:
V = n * V_m
V_m = V / n
Обчислимо об'єм 2 моль водню за нормальних умов (температура 273 K і тиск 101.325 kPa):
V_m для водню за стандартних умов дорівнює 22.4 л/моль.
V = n * V_m = 2 моль * 22.4 л/моль = 44.8 л.
Отже, об'єм 2 моль водню за нормальних умов дорівнює 44.8 л.
2 Для розрахунку кількості речовини (n) вуглекислого газу використаємо формулу ідеального газу:
pV = nRT,
де p - тиск, V - об'єм, R - універсальна газова стала (8.31 Дж/(моль·K)), T - температура.
За стандартних умов (температура 273 K і тиск 101.325 kPa), температура дорівнює 0 °C або 273 K, а тиск дорівнює 1 атм = 101.325 kPa. Тому можемо записати:
pV = nRT = (1 атм) * (5 л) = n * (8.31 Дж/(моль·K)) * (273 K)
n = pV / RT = (101.325 kPa) * (5 л) / (8.31 Дж/(моль·K) * 273 K) = 0.187 моль.
Кількість молекул (N) вуглекислого газу можна отримати за формулою:
N = n * N_A,
де N_A - число Авогадро (6.0221·10²³ моль⁻¹)
N = 0.187 моль * 6.0221·10²³ моль⁻¹ = 1.124·10²³ молекул.
Маса вуглекислого газу (m) може бути обчислена за формулою:
m = n * M,
де M - молярна маса вуглекислого газу (44.01 г/моль)
m = 0.187 моль * 44.01 г/моль = 8.22 г.
Отже, у посудині об'ємом 5 л (н. у.) міститься 0.187 моль (або 1.124·10²³ молекул) вуглекислого газу масою 8.22 г.
3 Молярна маса хлороводню складає 1 г/моль, отже, маса 6,01∙1024 молекул хлороводню дорівнює 6,01∙1024 г або 6,01 кг (1 кг = 1000 г).
Об'єм 6,01∙1024 молекул хлороводню можна обчислити з формули ідеального газу за нормальних умов:
pV = nRT,
де p = 1 атм, V - шуканий об'єм, n = 6,01∙1024 молекул, R - універсальна газова стала (8,31 Дж/(моль·К)), T = 273 K (температура за нормальних умов).
V = (nRT) / p = (6,01∙1024 молекул * 8,31 Дж/(моль·К) * 273 K) / (101,325 кПа * 1000 Па/1 кПа) = 0,156 м³ (1 м³ = 1000 л).
Для визначення відносної густини хлороводню за воднем і повітрям необхідно знати їх густини за нормальних умов. Густина повітря становить близько 1,29 кг/м³, а густина водню - 0,09 кг/м³. Тому відносна густина хлороводню за воднем дорівнює:
ρ(HCl/H2) = (6,01 кг / 2) / (6,01/0,09 кг) = 53,94.
А відносна густина хлороводню за повітрям:
ρ(HCl/air) = (6,01 кг / 2) / (6,01/1,29 кг) = 1,08.
4 Для визначення відносної молекулярної маси газу необхідно порівняти його густину з густинами деяких інших газів. За стандартних умов (температура 0 °C і тиск 1 атм), густина гелію дорівнює близько 0,1785 г/л. Тому густина деякого газу за гелієм, якщо записати її в г/л, буде 7 * 0,1785 = 1,2495 г/л.
Для обчислення відносної молекулярної маси газу використаємо формулу:
d = (PM) / (RT),
де d - густина газу, P - тиск, M - молярна маса газу, R - універсальна газова стала (0,0821 л·атм/(моль·К)), T - температура.
Так як густина деякого газу за гелієм дорівнює 1,2495 г/л, а температура за стандартних умов дорівнює 273 К, то можемо записати:
d = (PM) / (RT) => M = (dRT) / P,
де P за стандартних умов дорівнює 1 атм.
M = (1,2495 г/л * 0,0821 л·атм/(моль·К) * 273 К) / 1 атм ≈ 28,8 г/моль.
Тепер можна визначити молярну масу газу, використовуючи значення відносної молекулярної маси. Якщо припустити, що молекула газу складається з двох атомів, то молярна маса цього газу буде приблизно 2 * 28,8 = 57,6 г/моль.
Щоб визначити відносну густину за киснем, необхідно порівняти густину цього газу з густиною кисню за стандартних умов. Густина кисню за стандартних умов дорівнює близько 1,429 г/л. Тому відносна густина газу за киснем буде 1,2495 г/л / 1,429 г/л ≈ 0,875.
Отже, на основі обчислень можна зробити припущення, що даний газ має молярну масу близько 57,6 г/моль і його відносна густина за киснем дорівнює близько 0,875. Залежно від контексту задачі і знань про хімічні властивості газів, можна зробити припущення про можливі назви цього газу, наприклад, азот оксид (NO), оксид вуглецю (CO), аміак (NH3) або інший газ. Необхідно звернути увагу на те, що припущення про склад молекули газу не є точним і може бути відхиленим у випадку більш складних молекул.