Для решения задачи нам потребуется использовать уравнение состояния идеального газа, а также понятие молярного объема газа. В нормальных условиях (н.у.) — при температуре (0^\circ C) (273.15 K) и давлении 1 атм (101.325 кПа) — один моль любого идеального газа занимает объем 22.4 литра.
Дано:
а) 56 г CO (угарный газ)
б) 10 г H₂ (водород)
в) 12 г SO₂ (диоксид серы)
Найти: объем каждого газа при нормальных условиях.
Решение:
Определение молярной массы (М) каждого газа:
Для CO:
[
M_{CO} = M_C + M_O = 12 \, \text{г/моль} + 16 \, \text{г/моль} = 28 \, \text{г/моль}
]
Для H₂:
[
M_{H_2} = 2 \times M_H = 2 \times 1 \, \text{г/моль} = 2 \, \text{г/моль}
]
Для SO₂:
[
M_{SO_2} = M_S + 2 \times M_O = 32 \, \text{г/моль} + 2 \times 16 \, \text{г/моль} = 64 \, \text{г/моль}
]
Определение количества вещества (n) каждого газа:
Для CO:
[
n{CO} = \frac{m{CO}}{M_{CO}} = \frac{56 \, \text{г}}{28 \, \text{г/моль}} = 2 \, \text{моль}
]
Для H₂:
[
n_{H2} = \frac{m{H2}}{M{H_2}} = \frac{10 \, \text{г}}{2 \, \text{г/моль}} = 5 \, \text{моль}
]
Для SO₂:
[
n_{SO2} = \frac{m{SO2}}{M{SO_2}} = \frac{12 \, \text{г}}{64 \, \text{г/моль}} = 0.1875 \, \text{моль}
]
Определение объема (V) каждого газа при нормальных условиях:
Используем молярный объем газа при н.у.: (V_m = 22.4 \, \text{л/моль}).
Для CO:
[
V{CO} = n{CO} \times V_m = 2 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} = 44.8 \, \text{л}
]
Для H₂:
[
V_{H2} = n{H_2} \times V_m = 5 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} = 112 \, \text{л}
]
Для SO₂:
[
V_{SO2} = n{SO_2} \times V_m = 0.1875 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} = 4.2 \, \text{л}
]
Ответ:
а) Объем 56 г CO составляет 44.8 л.
б) Объем 10 г H₂ составляет 112 л.
в) Объем 12 г SO₂ составляет 4.2 л.