Как найти объем водорода
Водород – первый элемент таблицы Менделеева, бесцветный газ. В природе существует в виде трех изотопов, самый распространенный из них – протий. Широко применяется в разных областях промышленности, а также в качестве компонента ракетного топлива. Весьма перспективен и в качестве автомобильного топлива, поскольку продукты сгорания водорода не причиняют вреда окружающей среде. Часто возникает необходимость определить, какой объем водорода потребуется для реакции с тем или иным веществом. Как это можно сделать?
Инструкция
Перед вами стоит следующая задача: сколько литров водорода понадобится, чтобы провести гидрирование 20-и литров этилена? То есть, чтобы осуществить реакцию: С2Н4 + Н2 = С2Н6. Сделайте вывод: и этилен, и водород – газы. Исходя из уравнения реакции и закона Авогадро вы увидите, что объемы прореагировавших газов в данном случае пропорциональны их количествам. Следовательно, требуемый объем водорода такой же, как и объем этилена, и равен двадцати литрам.
Или: определите какой объем водорода выделится при взаимодействии 2,23 граммов натрия с избытком соляной кислоты? Вы видите, что кислота взята в избытке, значит, реакция прошла до конца, то есть было израсходовано все количество натрия, с образованием соли – хлорида натрия – и вытеснением водорода. Запишите уравнение реакции следующим образом: 2Na + 2HCl = 2NaCl + H2
Исходя из коэффициентов, а также из того, что 2,23 грамма натрия составляют 0,1 моля этого вещества, сделайте вывод: выделилось 0,05 моля водорода. Поскольку, согласно закону Авогадро, при нормальных условиях один моль газа занимает 22,4 литра, получите ответ:22,4 * 0,05 = 1,12 литра
Найдите объем, занимаемый водородом, зная его массу. Тут вам на помощь придет универсальное уравнение Менделеева – Клапейрона, описывающее состояние идеального газа. Разумеется, водород не является идеальным газом, но при температурах и давлениях, не слишком отличающихся от нормальных, это уравнение используйте в расчетах. Запишите его следующим образом:PVm = MRT
Путем элементарного преобразования, вы получите нужную формулу: V = MRT/Pm, где M – известная нам масса водорода, R – универсальная газовая постоянная, Т – температура в градусах Кельвина, Р – давление в паскалях, m – молярная масса водорода.
Подставляя в формулу известные вам величины, получите искомый результат.
Видео по теме
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Рассчитать объем водорода.
Рассчитать объем водорода (газа) при нормальных условиях, если известна его масса, можно по формуле: V = m · Vm / M = ν · Vm. Рассчитать объем водорода (газа), если известна его масса, температура и давление, можно по формуле: V = m · R · T / (p · M) = ν · R · T / p.
Химическая формула водорода H₂.
Расчет объема водорода (газа)
Теория расчета объема газа
Пример: Рассчитайте объем для 20 г водорода
Рассчитать объем газа: азота, водорода, гелия
Рассчитать объем водорода (газа) при нормальных условиях:
Рассчитать объем водорода (газа):
Теория:
Рассчитать объем водорода (газа) при нормальных условиях, если известна его масса, можно по формуле:
V = m · Vm / M = ν · Vm,
где
V – объем газа, л,
ν – количество вещества, моль,
Vm – молярный объем газа, л/моль, Vm = 22,4 л/моль,
ν = m / M,
m – масса газа, г,
М – молярная масса газа, г/моль,
M(Н₂) = 2·1,008 = 2,016 г/моль,
Нормальные условия: 0 оС (или 273,15 К), 101,325 кПа или 1 атм.
Рассчитать объем водорода (газа), если известна его масса, температура и давление, можно по формуле:
V = m · R · T / (p · M) = ν · R · T / p,
где
V – объем газа, л,
ν – количество вещества, моль,
ν = m / M,
m – масса газа, г,
М – молярная масса газа, г/моль,
M(Н₂) = 2·1,008 = 2,016 г/моль,
R – универсальная газовая постоянная, R ≈ 8,314 Дж/(моль⋅К),
T – термодинамическая температура, К.
P – давление, кПа.
Пример: Рассчитайте объем для 20 г водорода:
Рассчитайте объем для 20 г водорода при нормальных условиях.
V = m · Vm / M = 20 грамм · 22,4 л/моль / 2,016 г/моль = 222,222 литра.
Рассчитайте объем для 20 г водорода при 30 градусах Цельсия (303,15 К), давлении 30 кПа.
V = m · R · T / p · M = 20 грамм · 8,314 Дж/(моль⋅К) · 303,15 К / (30 кПа · 2,016 г/моль) = 833,462 литра.
Рассчитать объем газа: азота, водорода, гелия
Коэффициент востребованности
1 636
Молярный объем и молярная масса газов. Закон Авогадро
Закон Авогадро.
Любой газ количеством вещества 1 моль при нормальных условиях занимает объем приблизительно 22,4 л.
Нормальными условиями (н.у.) принято считать температуру 0˚ при давлении 760 мм рт.ст.
Пояснение:
Если возьмем 1 моль нескольких газов, то они будут иметь одинаковый объем.
К примеру, определим объем газов H2, O2 и CO2.
Объем вычисляется по формуле
m
V = ——
ρ
где m – масса, ρ («ро») – плотность.
С помощью таблицы Менделеева определяем массу наших газов:
H2 = 2 г
O2 = 32 г
CO2 = 44 г
Теперь по таблице плотностей находим плотность газов:
ρ(H2) = 0,089 г/л
ρ(O2) = 1,429 г/л
ρ(CO2) = 1,96 г/л
Осталось произвести вычисления:
2 г
V(H2) = ————— ≈ 22,4 л
0,089 г/л
32 г
V(O2) = ————— ≈ 22,4 л
1,429 г/л
44 г
V(CO2) = ————— ≈ 22,4 л
1,96 г/л
Как видим, объем одного моля разных газов имеет одинаковую величину, равную ≈ 22,4 л.
Молярный объем газа.
Молярный объем газа – это отношение объема газа к количеству вещества:
V
Vm = —
ν
где Vm – молярный объем, V – объем, ν («ню») – количество вещества.
Следовательно:
22,4 л
Vm = ——— = 22,4 л/моль
1 моль
Пример: Вычислим объем (н.у) водорода, который можно получить при взаимодействии 12 г магния с избытком соляной кислоты.
Итак:
Дано: m(Mg) = 12 г
Найти: V(H2)
Решение:
1) Сначала найдем количество вещества магния. Для этого применим формулу соотношения количества вещества, его массы и молярной массы:
m
v = ——
M
где v («ню») – количество вещества, m – масса, M – молярная масса вещества.
Выясним по Периодической таблице молярную массу магния (24 г/моль) и воспользуемся приведенной формулой:
m(Mg) 12 г
v(Mg) = ———— = ———— = 0,5 моль
M(Mg) 24 г/моль
Мы выяснили, что 12 г магния составляют 0,5 моль.
2) Пишем уравнение реакции
0,5 моль x моль
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑
1 моль 1 моль
На основании этого уравнения находим соотношение количества вещества Mg2 и H2 и находим количество вещества водорода. Для этого составляем пропорцию и решаем ее:
0,5 моль x моль
———— = ————
1 моль 1 моль
Определяем значение x:
0,5 моль · 1 моль
x = ———————— = 0,5 моль.
1 моль
3) Осталось найти объем водорода:
V(H2) = Vm · ν = 22,4 л/моль · 0,5 моль = 11,2 л.
Ответ: V(H2) = 11,2 л.
Молярная масса газа.
Молярная масса газа равна произведению молярного объема на плотность:
M = Vm · ρ
Другая формула молярной массы (если известна относительная плотность газа и молярная масса другого газа, с которым сравнивается молярная масса исследуемого газа):
M1 = D · M2
где M1 – исследуемый газ, M2 – сравниваемый газ, D – относительная плотность (см.раздел «Относительная плотность газов»).
В равных объемах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул.
Рассчитать объем водорода:
Рассчитать объем водорода (газа) при нормальных условиях, если известна его масса, можно по формуле: V = m · Vm / M = ν · Vm.
Рассчитать объем водорода (газа), если известна его масса, температура и давление, можно по формуле: V = m · R · T / (p · M) = ν · R · T / p.
Расчет объема азота (газа)
Теория расчета объема газа
Пример: Рассчитайте объем для 20 г водорода
Рассчитать объем газа: водорода, азота
Рассчитать объем водорода (газа) при нормальных условиях:
Рассчитать объем водорода (газа):
Теория:
Рассчитать объем водорода (газа) при нормальных условиях, если известна его масса, можно по формуле:
V = m · Vm / M = ν · Vm
где
V – объем газа, л,
ν – количество вещества, моль,
Vm – молярный объем газа, л/моль, Vm = 22,4 л/моль,
ν = m / M,
m – масса газа, г,
М – молярная масса газа, г/моль,
M(Н₂) = 2·1,008 = 2,016 г/моль,
Нормальные условия: 0 оС (или 273,15 К), 101,325 кПа или 1 атм.
Рассчитать объем водорода (газа), если известна его масса, температура и давление, можно по формуле:
V = m · R · T / (p · M) = ν · R · T / p
где
V – объем газа, л,
ν – количество вещества, моль,
ν = m / M,
m – масса газа, г,
М – молярная масса газа, г/моль,
M(Н₂) = 2·1,008 = 2,016 г/моль,
R – универсальная газовая постоянная, R ≈ 8,314 Дж/(моль⋅К),
T – термодинамическая температура, К.
P – давление, кПа.
Пример: Рассчитайте объем для 20 г водорода:
Рассчитайте объем для 20 г водорода при нормальных условиях.
V = m · Vm / M = 20 грамм · 22,4 л/моль / 2,016 г/моль = 222,222 литра.
Рассчитайте объем для 20 г водорода при 30 градусах Цельсия (303,15 К), давлении 30 кПа.
V = m · R · T / p · M = 20 грамм · 8,314 Дж/(моль⋅К) · 303,15 К / (30 кПа · 2,016 г/моль) = 833,462 литра.
Коэффициент востребованности 2
Ссылка на источник
zubareva45
5 лет назад
Светило науки — 4227 ответов — 26168 раз оказано помощи
Дано:
m(H₂)=3г.
Vm=22,4л./моль
————————-
V(H₂)-?
1. Молярная масса водорода:
M(H₂)=2г./моль
2. Количество вещества водорода в 3г.:
n(H₂)=m(H₂)÷M(H₂)
n(H₂)=3г÷2г./моль=1,5моль
3. Объем водорода количеством вещества 1,5моль:
V(H₂)=n(H₂)xVm
V(H₂)=1,5мольх22,4л./моль=33,6л.
4. Ответ: объём водорода массой 3г. составляет 33,6л.
(3 оценки)