100 m^3 de O2 ,măsurat în condiții normale,reacționează cu H2.a)Să se determine volumul de H2 măsurat la 700 mm/Hg și 273 K.b)Numărul de molecule de H2O în urma reacției.
Răspunsuri la întrebare
Varianta de rezolvare propusă
Datele cunoscute și necunoscute ale problemei le-am reprezentat grafic, astfel:
O₂ + 2H₂ = 2H₂O
100 m³ V2 =?=X(m³) n moli= Y?
gaz în c.n. gaz la: nr . de molecule H₂O=Z
T₀=273 K T2=273 K și
P₀=1 atm P2=700 mmHg
=760 mm Hg V1=volum H₂ calculat
în c.n. de pe ecuația chimică
la P1= 760 mmHg(1 atm) și T=273K
Observăm că temperatura la care se măsoară volumele de oxigen și hidrogen este constantă și egală cu 273 grade K.
Calcule la pct.a
a1)Trebuie să știm:
-ce este un calcul stoechiometric, pentru a afla din ecuația chimică, volumul de H₂, în c.n. de temperatură și presiune, consumat de 100 m³ O₂ măsurat în c.n.
-ce este volumul molar? Volumul molar este volumul ocupat de 1 mol de gaz în c.n de temperatură și presiune și are valoarea de 22,4 L.
-1 kmol de gaz în c.n. ocupă 22,4 m³
-transformarea m³ în L:
1L = 1dm³; 1m³=1000 dm³=1000 L
-relația matematică de variație a presiunii și a volumului gazului, când temperatura este constantă:
P1V1 / T1 = P2.V2 /T2 , dar T1=T2=273 grade K
Rezultă:
P1.V1= P2.V2 (legea Boyle-Mariotte)
unde:
P1= presiunea H₂ la 760 mmHg; V1=volumul(m³) de H₂ la acestă presiune și este calculat de pe ecuația chimică
P2= 700 mm Hg, care este parametrul de lucru; V2 este volumul de H₂ (m³) la acestă presiune. Este un ușor vid, fiindcă 700 mm Hg este mai mic, față de 760 mmHg (1 atm).
a2) Calculăm V1 de H₂ de pe reacția chimică:
100m³ V1
O₂ + 2H₂ = 2H₂O
1 mol................2 moli
22,4 m³............2.22,4 m³
Din proporția de mai sus, rezultă:
V1 = 100m ³. 2.22,4 m³/22,4 m³ = 200 m³ H₂ la T=273 K și P1=760 mmHg presiune atmosferică.
a3) Aflăm V2 de H₂ prin introducerea valorilor cunoscute în relația matematică a legii Boyle:
200 m³ H₂.760 mm Hg= V2. 700 mmHg
V2= 200 m³.760/700=217,14 m³ H₂
Deci în condiții izoterme (T grade K=ct) , volumul gazului crește, când presiunea scade.
Pct b Numărul de molecule de H₂O formate de 100 m³ de O₂ măsurat în c.n. = Z =?
b1) Ce trebuie să știm?
Trebuie să știm ce este numărul lui Avogadro!
1mol de substanță.........conține 6,023.10²³ molecule
-Trebuie să calculăm numărul de moli de apă formați de 100 m³ de O₂!
b2) Calculăm n moli de H₂O, de pe ecuația chimică și calcul stoechiometric:
100 m³ Y moli
O₂ + 2H₂ = 2 H₂O
1kmol 2kmoli
22,4 m³ 2Kmoli ...2.22,4 m³
Y = 100 m³.2 kmol/22,4 m³=8,928 Kmol= 8928 moli de H₂O
b3) Calculăm Z, cu regula de trei simplă, cu numărul lui Avogadro.
dacă 1 mol de H₂O .............................conține 6,023.10²³ molecule de H₂O
atunci 8928 moli H₂O........................conțin Z molecule
Z=8928 moli.6,023.10²³ molecule/1 mol= 53773.10²³ =
aprox: 53,773.10³.10²³ =54.10²⁶ molecule
R: a) 217 m³; aprox. 54.10²⁶ molecule