Как определить массу кислорода
Пожалуй, невозможно найти столь же необходимый для жизни элемент, как кислород. Если без пищи человек может прожить несколько недель, без воды несколько дней, то без кислорода – всего несколько минут. Это вещество находит широкое применение в разных областях промышленности, в том числе химической, а также как компонент ракетного топлива (окислитель).
Инструкция
Часто возникает необходимость определить массу кислорода, находящегося в каком-то замкнутом объеме, или выделившегося в результате химической реакции. Например: 20 граммов перманганата калия подвергли термическому разложению, реакция прошла до конца. Сколько граммов кислорода при этом выделилось?
Прежде всего, вспомните, что перманганат калия – он же калий марганцевокислый – имеет химическую формулу KMnO4. При нагревании он разлагается, образуя манганат калия – K2MnO4 , основной оксид марганца – MnO2, и кислород O2. Записав уравнение реакции, и подобрав коэффициенты, получите:
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
Учитывая, что приблизительная молекулярная масса двух молекул перманганата калия – 316, а молекулярная масса молекулы кислорода, соответственно, 32, путем решения пропорции, вычислите:
20 * 32 /316 = 2,02
То есть при термическом разложении 20 граммов перманганата калия, получается примерно 2,02 грамма кислорода. (Или округленно 2 грамма).
Или, например, требуется определить массу кислорода, находящегося в замкнутом объеме, если известна его температура и давление. Здесь на помощь приходит универсальное уравнение Менделеева – Клапейрона, или по-другому «уравнение состояния идеального газа». Оно имеет такой вид:
PVm = MRT
P – давление газа,
V – его объем,
m – его молярная масса,
М – масса,
R – универсальная газовая постоянная,
Т – температура.
Вы видите, что требуемую величину, то есть массу газа (кислорода), после приведения всех исходных данных в одну систему единиц (давление – в паскали, температуру – в градусы Кельвина и т.д.), легко можно вычислить по формуле:
M = PVm/RT
Разумеется, реальный кислород – это не идеальный газ, для описания которого и было введено это уравнение. Но при величинах давления и температуры, близких к нормальным, отклонения расчетных величин от фактических столь незначительны, что ими смело можно пренебречь.
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.
Условие задачи:
Баллон содержит 50 л кислорода, температура 27° C, давление 2 МПа. Найти массу кислорода.
Задача №4.2.16 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»
Дано:
(V=50) л, (t=27^circ) C, (p=2) МПа, (m-?)
Решение задачи:
Это элементарная задача на применение уравнения Клапейрона-Менделеева:
[pV = frac{m}{M}RT;;;;(1)]
В этой формуле (p) – давление кислорода, (V) – объем баллона, (m) – масса кислорода, (M) – молярная масса кислорода, равная 0,032 кг/моль, (R) – универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(моль·К), (T) – абсолютная температура кислорода (то есть выраженная в шкале Кельвина).
Откуда масса кислорода (m) равна:
[m = frac{{pVM}}{{RT}}]
Переведем давление и объем баллона в систему СИ (в Паскали и в кубические метры), а температуру – в шкалу абсолютных температур, поскольку именно в таком виде она фигурирует в уравнении (1):
[2;МПа = 2cdot 10^6;Па]
[50;л = 0,05;м^3]
[27^circ;C = 300;К]
Посчитаем ответ:
[m = frac{{2 cdot {{10}^6} cdot 0,05 cdot 0,032}}{{8,31 cdot 300}} = 1,28;кг]
Ответ: 1,28 кг.
Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.
Смотрите также задачи:
4.2.15 В баллоне емкостью 40 л содержится 1,98 кг углекислого газа при 0 С. При повышении
4.2.17 Сколько молекул газа заключено в объеме 0,5 м3, если он при температуре 300 К
4.2.18 В баллоне для сжиженных газов находится 4,2 кг метана (CH4) при давлении 1 МПа
Кислород при температуре 17°С находится под давлением 740 мм.рт.ст. и занимает объем 10л. Какова масса газа?
m = PVM/(RT) , где Р — давление в паскалях, V — объем в м3, М — молярная масса, R — универсальная газовая постоянная, T — температура в паскалях.
Желаю автору успешно закончить 7 класс.
«T — температура в паскалях » — у меня есть подозрение, что в кельвинах.
Как определить массу одной молекулы,если известно что молярная масса кислорода 0.032 кг моль?
Решение: Массу одной молекулы кислорода можно рассчитать по формуле: m = М/Na, где M — молярная масса кислорода (М = 0,032 кг/моль), Na — число Авогадро (Na = 6*10^23 моль^-1). Рассчитаем массу одной молекулы кислорода: m = М/Na = 0,032/6*10^23 = 5,33*10^-26 кг.
Ответ: Масса одной молекулы кислорода равна 5,33*10^-26 кг.
Какой объем баллона требуется для размещения 45 кг кислорода при температуре 27 градусов цельсия и давлением 120?
Количество вещества в 45 кг кислорода составляет n=m/μ=45/32=1406 моль=1.406 кмоль, где m-масса кислорода, μ-молярная масса кислорода. При нормальных условиях такое количество газа будет занимать объем V0=22.4*M=22.4*1.406=31.5 м^3, где 22.4 м^3- объем одного кмоль газа при н.у. Из уравнения Менделеева-Клапейрона p*V/T= const, где p-давление, V-объем, Т-температура. Тогда V1=(р0*V0/T0)*(T1/p1), где p0=1.01* 10^5 Па-давление при н.у., Т0=273°К-температура при н.у., T1=27°C=300°K — заданная температура, p=120 кг/см^2 = 1.2*10^6 Па-заданное давление. Подставляя значения, получим:
V1=(1.01* 10^5*31.5/273)*(300/1.2*10^6)=2.91 м^3.
в 2 цилиндрах воздух и кислород. температура кислорода равна 154. чему равна Т воздуха, если его давление равно давлению кислорода?
Из уравнения состояния идеального газа:
P * M/p = R * T , где М — молярная масса, p — плотность, R — универсальная газовая постоянная (R = 8,31 Дж⁄(моль∙К)),
P воздуха = P кислорода
R * T возд * p возд/ М возд = R * T кисл * p кисл / М кисл
T воздуха = T кисл * p кисл * M возд / M кисл / p возд = 154 * 1,42897 * 28,98 / 32 / 1,29 = 154,5 C
Источник
Определить давление (кПа) оксида серы (ĪV) массой 0,016 кг в сосуде вместимостью 0,0245 м3 при 298 К.?
Вычислите минимальную скорость метеорита , прежде чем он вошел в атмосферу, его изначальная температура в космосе −300∘С. Ответ в км/час
- При вхождении в атмосферу Земли, железный метеорит полностью расплавляется. Вычислите минимальную скорость, которую должен был иметь метеорит, прежде чем он вошел в атмосферу, если его изначальная температура в космическом пространстве составляла−300∘С−300∘С. Ответ представьте в км/с и округлите до десятых
В сосуде при нормальных условиях содержится 10.2 л газа какой объем?
Для решения воспользуемся законом Менделеева-Клапейрона: (p1*V1)/T1 = (p2*V2)/T2, где p1=1.013*10^5 Па — начальное давление, V1=10.2*10^(-3) — начальный объем газа, Т1=273°К — начальная температура, р2=10^6 Па — конечное давление, T2 = 40°С=313°К — конечная температура. Конечный объем газа V2 = (p1*V1*T2)/(p2*T1)= (1.013*10^5*10.2*10^(-3)*313)/(10^6*273)=1.185*10^(-3) м^3 = 1.185 л
Какой объем занимает водород при давлении в балоне 4 атмосферы если температура газа 27°c, масса 2кг.?
Закон Менделеева-Клапейрона p*V=n*R*T, где p=4 атм=4*1.013*10^5 Па=4.052*10^5 Па-давление, V-объем газа, n-количество вещества, R= 8,3 Дж/(моль*К) -газовая постоянная, T=27°С=300°K-температура. Молекулярный вес водорода равен 2, следовательно, масса одного моля μ=2 г, поэтому n=m/μ=2000/2=1000 моль. Теперь можно найти объем:
Объясните чайнику: если до Большого взрыва Вселенная была бесконечно мала, то как называлось то пространство, которое ее окружало?
Разум цепляется за привычное. Например, мы привыкли, что все тела падают вниз. Привыкли настолько, что в Англии, на родине Ньютона, еще в девятнадцатом веке огромной общественной популярностью пользовалась книга, в которой «доказывалось», что Земля — плоская, ведь иначе мы бы с нее упали. Раз она плоская, у нее должен быть край. Однако, путешествие Магеллана показало — если плыть все время на запад, то снова приплывешь в Европу, только уже с востока. Итак, Земля — шар, а с тем, что люди на другой стороне ходят «вверх ногами», придется смириться, хоть это и противоречит «здравому смыслу».
Ну, «здравый смысл» с тех пор кое-как примирился с законом всемирного тяготения, но теперь есть новая задача — понять, как Вселенная может быть ограниченной в объеме и при этом не иметь «краев» и чего-то «вне». Что ж, лучшая аналогия — это старые игры, где, выходя за конец экрана, какой-нибудь пэкмен, или диггер, или змейка, или Марио оказывались с противоположного. Для них, таким образом, края экрана не существовало.
Ограниченная по объему трехмерная вселенная — это нечто подобное. Представьте себе: вы находитесь в комнате, у которой как будто две двери в противоположных стенах. Вы открываете дверь и видите такую же комнату и себя со спины, открывающего дверь в следующей стене, за которой видна еще одна комната и еще один вы, и так далее. И за спиной у вас скрипнула дверь — на самом деле та же самая, потому что дверь — одна. И происходит это не потому, что существует бесконечное число вас, а потому что вселенная зациклена сама на себя — просто свет делает несколько кругов по этой вселенной прежде чем достичь ваших глаз. Если в этой нашей вселенной сделать скорость света, к примеру, один метр в секунду, то вы будете видеть себя в другой комнате уже с задержкой в несколько секунд. Теперь добавим еще двери, точнее, одну дверь двум другим стенам комнаты. А теперь — люк в полу и потолке с теми же эффектами.
А теперь — уберем стены, пол и потолок! И увидим многократные копии себя же через равные промежутки пространства. Хотя на самом деле эти копии настолько же реальны, насколько ваше отражение в зеркале — то, что мы видим в зеркале отраженную комнату, отнюдь не значит, что есть еще одна комната.
Поздравляю! Вот вы и очутились во вселенной с ограниченным объемом, но без краев и чего-то «вне». Это лишь один из вариантов, тороидальный. В сферической вселенной вы бы видели размытый образ себя во всем поле зрения — причем, считая, что угол обзора у нас 180°, вы бы видели в упор свой затылок, а в нижнем краю зрения — макушку, в верхнем — подошвы обуви, а по бокам — уши. Но это уже мелочи.
Почему так не происходит в нашей Вселенной? Дело в том, что она расширяется, и достаточно удаленные ее участки улетают от нас быстрее скорости света. В общем, даже если вселенная конечна, свет, испущенный нами или отраженный от нас, просто не имеет возможности к нам возвратиться. Это — большой вариант комнаты.
А теперь рассмотрим противоположный сценарий. Будем сжимать нашу комнату без стен. Вот нам уже в ней неуютно. Вот вы в нее уже не помещаетесь, вас прижимает носом к своему собственному затылку, который вы видите перед собой, и вы чувствуете затылком, как к нему прижало ваш же нос. Вот комната становится размером с атомное ядро. И вот мы приходим в состояние «сразу» после Большого Взрыва. «Сразу» заключено в кавычки, потому что время — это тоже лишь измерение пространства. Так что нет не только «вне» вселенной, но и «до» Большого Взрыва. Ну, то есть, в одной из моделей.
Источник
Рассчитать объем кислорода.
Рассчитать объем кислорода (газа) при нормальных условиях, если известна его масса, можно по формуле: V = m · Vm / M = ν · Vm. Рассчитать объем кислорода (газа), если известна его масса, температура и давление, можно по формуле: V = m · R · T / (p · M) = ν · R · T / p.
Химическая формула кислорода O₂.
Расчет объема кислорода (газа)
Теория расчета объема газа
Пример: Рассчитайте объем для 1 кг кислорода, для 160 г кислорода, для 6 г кислорода
Пример: Рассчитайте объем для 2 моль кислорода, для 3 моль кислорода, для 5 моль кислорода
Рассчитать объем газа: азота, водорода, воздуха, гелия, озона, кислорода, углекислого газа, хлора
Рассчитать объем кислорода (газа) при нормальных условиях:
Рассчитать объем кислорода (газа):
Теория:
Рассчитать объем кислорода (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(О₂) = 2·16 = 32 г/моль,
Нормальные условия: 0 оС (или 273,15 К), 101,325 кПа или 1 атм.
Рассчитать объем кислорода (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(О₂) = 2·16 = 32 г/моль,
R – универсальная газовая постоянная, R ≈ 8,314 Дж/(моль⋅К),
T – термодинамическая температура, К.
P – давление, кПа.
Пример: Рассчитайте объем для 1 кг кислорода, для 160 г кислорода, для 8 г кислорода:
Рассчитайте объем для 1 кг кислорода при нормальных условиях.
V = m · Vm / M = 1 000 грамм · 22,4 л/моль / 32 г/моль = 700 литров.
Рассчитайте объем для 1 кг кислорода при 30 градусах Цельсия (303,15 К), давлении 30 кПа.
V = m · R · T / p · M = 1 000 грамм · 8,314 Дж/(моль⋅К) · 303,15 К / (30 кПа · 32 г/моль) = 2 625,405 литров или 2,625405 м3.
Рассчитайте объем для 160 г кислорода при нормальных условиях.
V = m · Vm / M = 160 грамм · 22,4 л/моль / 32 г/моль = 112 литров.
Рассчитайте объем для 160 г кислорода при 30 градусах Цельсия (303,15 К), давлении 30 кПа.
V = m · R · T / p · M = 160 грамм · 8,314 Дж/(моль⋅К) · 303,15 К / (30 кПа · 32 г/моль) = 420,064 литров.
Рассчитайте объем для 8 г кислорода при нормальных условиях.
V = m · Vm / M = 8 грамм · 22,4 л/моль / 32 г/моль = 5,6 литров.
Рассчитайте объем для 8 г кислорода при 30 градусах Цельсия (303,15 К), давлении 30 кПа.
V = m · R · T / p · M = 8 грамм · 8,314 Дж/(моль⋅К) · 303,15 К / (30 кПа · 32 г/моль) = 21,003 литра.
Пример: Рассчитайте объем для 2 моль кислорода, для 3 моль кислорода, для 5 моль кислорода:
Рассчитайте объем для 2 моль кислорода при нормальных условиях.
V = ν · Vm = 2 моль · 22,4 г/моль = 44,8 литров.
Рассчитайте объем для 2 моль кислорода при 30 градусах Цельсия (303,15 К), давлении 30 кПа.
V = ν · R · T / p = 2 моль · 8,314 Дж/(моль⋅К) · 303,15 К / (30 кПа) = 168,025 литров.
Рассчитайте объем для 3 моль кислорода при нормальных условиях.
V = ν · Vm = 3 моль · 22,4 г/моль = 67,2 литров.
Рассчитайте объем для 3 моль кислорода при 30 градусах Цельсия (303,15 К), давлении 30 кПа.
V = ν · R · T / p = 3 моль · 8,314 Дж/(моль⋅К) · 303,15 К / (30 кПа) = 252,038 литра.
Рассчитайте объем для 5 моль кислорода при нормальных условиях.
V = ν · Vm = 5 моль · 22,4 г/моль = 112 литров.
Рассчитайте объем для 5 моль кислорода при 30 градусах Цельсия (303,15 К), давлении 30 кПа.
V = ν · R · T / p = 5 моль · 8,314 Дж/(моль⋅К) · 303,15 К / (30 кПа) = 420,064 литров.
Рассчитать объем газа: азота, водорода, воздуха, гелия, озона, кислорода, углекислого газа, хлора
Коэффициент востребованности
4 119
Дано:
V(O₂) = 50 л = 0,05 м³
t = 25°C
p = 790 кПа = 790×10³ Па
—————————————–
Найти:
m(O₂) – ?
Решение:
Для нахождения массы кислорода используется формула про уравнение Клайперона-Менделеева, именно по такой формуле мы будем пользоваться:
pV = (m/M)×R×T – уравнение Клайперона-Менделеева
Но нам не известно его молекулярную массу у кислорода, и его термодинамическую температуру, поэтому мы их можем найти:
M(O₂) = 16×2 = 32 гр/моль
T = t + 273 = 25 + 273 = 298 К
Теперь находим массу кислорода из уравнения Клайперона-Менделеева:
m(O₂) = (M(O₂)×p×V)/(R×T) – масса кислорода
m(O₂) = (32 гр/моль × 790×10³ Па × 0,05 м³)/(8,31 Дж/(моль×К) × 298 К) = (32 гр/моль × 790×10³ Па × 0,05 м³)/(2476,38 Дж/моль) = (32 гр/моль × 39,5×10³ Дж)/(2476,38 Дж/моль) ≈ 32 гр/моль × 15,95 моль ≈ 510,42 гр ≈ 510 гр ≈ 0,51 кг
Ответ: m(O₂) = 510 гр (или m(O₂) = 0,51 кг)
Решено от : 
