Какой будет объем газовой смеси после ее сжигания и охлаждения до нормальных условий, если в нее входит 40 литров (н.у.) кислорода и 20 литров (н.у.) сероводорода?
Ответ:
1. Нормальные условия определяются при температуре 0 °C (273 К) и давлении 1 атмосфера (101325 Па).
2. При сгорании кислорода и сероводорода образуется оксид серы (SO2) и вода (H2O).
3. Объем идеального газа пропорционален количеству вещества.
Шаг 1: Определите количество вещества кислорода и сероводорода в газовой смеси.
Кислород (O2): 40 литров (н.у.).
Сероводород (H2S): 20 литров (н.у.).
Шаг 2: Примените уравнение состояния идеального газа, чтобы определить количество вещества в газовой смеси.
Объем вещества (V) пропорционален количеству вещества (n) по уравнению идеального газа: V = nRT/P, где V — объем газа, n — количество вещества, R — универсальная газовая постоянная, T — температура в Кельвинах, P — давление в Паскалях.
Шаг 3: Переведите температуру и давление в нормальные условия (0 °C и 1 атмосфера).
Температура: 0 °C = 273 К.
Давление: 1 атмосфера = 101325 Па.
Шаг 4: Определите объем газовой смеси после сжигания и охлаждения до нормальных условий.
Сначала рассчитаем количество вещества кислорода и сероводорода:
Кислород (O2): V = nRT/P, где V = 40 литров (н.у.), R — универсальная газовая постоянная, T = 273 K, P = 101325 Па.
n(O2) = V * P / (RT) = 40 * 101325 / (R * 273) молей.
Сероводород (H2S): V = nRT/P, где V = 20 литров (н.у.), R — универсальная газовая постоянная, T = 273 K, P = 101325 Па.
n(H2S) = V * P / (RT) = 20 * 101325 / (R * 273) молей.
Затем, считаем суммарное количество вещества в газовой смеси:
n(общ) = n(O2) + n(H2S) молей.
Наконец, определим объем газовой смеси после охлаждения и сжигания:
V(общ) = n(общ) * RT/P литров.
Шаг 5: Преобразуйте полученные данные в понятную для школьника форму.
Вычисленные значения могут быть сложными числами. Для упрощения, можно использовать округление до определенного количества десятичных знаков и использовать простые числа, когда это возможно.
Пример:
n(O2) = 40 * 101325 / (R * 273) молей = 1460 молей (округлено).
n(H2S) = 20 * 101325 / (R * 273) молей = 730 молей (округлено).
n(общ) = n(O2) + n(H2S) молей = 1460 + 730 молей = 2190 молей (округлено).
V(общ) = n(общ) * RT/P литров.
И окончательный ответ: объем газовой смеси после сжигания и охлаждения до нормальных условий будет равен V(общ) литров.