Газ объемом 20 л при температуре 22°С и давлении 101,7 кПа содержит 2,5 ⋅ 1024 связанных в молекулы атомов и имеет плотность 1,41 г/л. Предложите возможную формулу этого газа.
от

1 Ответ

дано:  
- объем газа V = 20 л = 0,02 м³  
- температура T = 22°С = 22 + 273 = 295 K  
- давление P = 101,7 кПа = 101700 Па  
- количество связанных атомов N = 2,5 ⋅ 10²⁴  
- плотность газа ρ = 1,41 г/л = 1,41 кг/м³  

найти:  
формулу возможного газа.

решение:  
1. Найдем количество вещества n (в молях) в газе. Используем формулу:

n = N / Na

где Na - число Авогадро, приблизительно равно 6,022 ⋅ 10²³ молекул/моль.

n = (2,5 ⋅ 10²⁴) / (6,022 ⋅ 10²³) ≈ 4,15 моль.

2. Рассчитаем массу газа m, используя плотность и объем:

m = ρ * V

m = 1,41 г/л * 20 л = 28,2 г = 0,0282 кг.

3. Найдем молярную массу M газа:

M = m / n

M = 0,0282 кг / 4,15 моль ≈ 6,8 кг/моль = 68 г/моль.

4. Определим возможные элементы и их комбинации, чтобы получить молярную массу около 68 г/моль. Возможные значения для молекул:

- Углерод (C) = 12 г/моль
- Азот (N) = 14 г/моль
- Водород (H) = 1 г/моль
- Кислород (O) = 16 г/моль

Рассмотрим различные комбинации, чтобы достичь молярной массы около 68 г/моль.

5. Одна из возможных формул — это C3H8 (пропан):

Молярная масса C3H8 = 3*12 + 8*1 = 36 + 8 = 44 г/моль.

Но это не подходит. Попробуем с CO2:

CO2: 12 + 2*16 = 44 г/моль.

Также не подходит. Позволим себе рассмотреть смесь из углерода и водорода, например, C2H4.

C2H4: 2*12 + 4*1 = 24 + 4 = 28 г/моль.

Можно также проверить другие комбинации.

6. Подходящая молекула с учетом всех факторов может быть C3H6 или C3H8. Но по расчетам лучше всего подходит C2H4 (этилен), так как он находится ближе к 68 г/моль.

ответ:  
Возможная формула газа - C2H4 (этилен).
от