ГДЗ по Химии 8 Класс Страница 118 Рабочая тетрадь (2018) Габриелян — Подробные Ответы

8. В воздухе содержится 21% кислорода и 78% азота по объёму. Рассчитайте объём кислорода и азота в 250 м³ воздуха. Определите для каждого газа количество вещества и массу.

9. К 300 л воздуха добавили 60 л азота. Вычислите массы кислорода и азота, которые можно получить из этой смеси.

Вопрос 8

Дано:
φ(O₂) = 21%
φ(N₂) = 78%
V(воздуха) = 250 м³
M(O₂) = 32 г/моль
M(N₂) = 28 г/моль

Найти:
V(O₂) = ?
n(O₂) = ?
m(O₂) = ?
V(N₂) = ?
n(N₂) = ?
m(N₂) = ?

Решение:

V(O₂) = V(воздуха) · φ(O₂)/100% = 250 · 0,21 = 52,5 (м³) = 52500 (л)
n(O₂) = V/Vₘ = 52500 / 22,4 = 2343,75 (моль)
m(O₂) = n · M = 2343,75 · 32 = 75000 (г) = 75 (кг)

V(N₂) = V(воздуха) · φ(N₂)/100% = 250 · 0,78 = 195 (м³) = 195000 (л)
n(N₂) = V/Vₘ = 195000 / 22,4 = 8705,36 (моль)
m(N₂) = n · M = 8705,36 · 28 = 243750,08 (г) = 243,8 (кг)

Ответ:
52,5 м³, 2343,75 моль, 75 кг, 195 м³, 8705,36 моль, 243,8 кг.

Вопрос 9

Дано:
V(воздуха) = 300 л
V(N₂) = 60 л
φ(O₂) = 21%
φ(N₂) = 78%
M(O₂) = 32 г/моль
M(N₂) = 28 г/моль

Найти:
m(N₂) = ?
m(O₂) = ?

Решение:

V(O₂) = V(воздуха) · φ(O₂)/100% = 300 · 0,21 = 63 (л)
n(O₂) = V/Vₘ = 63 / 22,4 = 2,81 (моль)
m(O₂) = n · M = 2,81 · 32 = 89,92 (г)

V(N₂) = V(воздуха) · φ(N₂)/100% = 300 · 0,78 = 234 (л)
n(N₂)₁ = V/Vₘ = 234 / 22,4 = 10,45 (моль)
m(N₂)₁ = n · M = 10,45 · 28 = 292,6 (г)

n(N₂)₂ = V(N₂)/Vₘ = 60 / 22,4 = 2,67 (моль)
m(N₂)₂ = n · M = 2,67 · 28 = 74,76 (г)
m(N₂) = m(N₂)₁ + m(N₂)₂ = 292,6 + 74,76 = 367,36 (г)

Ответ:
89,92 г, 367,36 г.

Вопрос 8

Задача: В воздухе содержится 21% кислорода и 78% азота по объёму. Рассчитайте объём кислорода и азота в 250 м³ воздуха. Определите для каждого газа количество вещества и массу.

Концепции, которые нам понадобятся:

• Объёмная доля газа в смеси: Для газовых смесей, таких как воздух, процентное содержание газа по объёму (объёмная доля) показывает, какую часть от общего объёма смеси занимает данный газ. Например, 21% кислорода по объёму означает, что 21% от общего объёма воздуха приходится на кислород.
• Молярный объём газа (Vₘ): При нормальных условиях (н.у. – температура 0°C и давление 1 атмосфера или 101,325 кПа) один моль любого идеального газа занимает объём, равный примерно 22,4 литра. Это универсальная константа, которая позволяет переводить объём газа в количество вещества (моли) и наоборот.
• Количество вещества (n): Измеряется в молях и показывает число структурных единиц (молекул, атомов) вещества.
• Молярная масса (M): Масса одного моля вещества, измеряется в г/моль. Она численно равна относительной молекулярной массе, выраженной в граммах.
• Связь между массой, количеством вещества и молярной массой: Масса вещества (m) равна произведению его количества вещества (n) на молярную массу (M): m = n · M.

Дано:
Общий объём воздуха (V(воздуха)) = 250 м³
Объёмная доля кислорода (φ(O₂)) = 21%
Объёмная доля азота (φ(N₂)) = 78%
Молярная масса кислорода (M(O₂)) = 32 г/моль
Молярная масса азота (M(N₂)) = 28 г/моль

Найти:
Объём кислорода (V(O₂))
Количество вещества кислорода (n(O₂))
Масса кислорода (m(O₂))
Объём азота (V(N₂))
Количество вещества азота (n(N₂))
Масса азота (m(N₂))

Решение:

Шаг 1: Расчет для кислорода (O₂)

1. Определение объёма кислорода (V(O₂)) в воздухе:

Мы знаем, что кислород составляет 21% от общего объёма воздуха. Чтобы найти объём кислорода, мы умножаем общий объём воздуха на объёмную долю кислорода, предварительно переведя проценты в доли (разделив на 100):
V(O₂) = V(воздуха) · (φ(O₂) / 100%)
V(O₂) = 250 м³ · (21 / 100) = 250 м³ · 0,21 = 52,5 м³

Примечание: Для удобства дальнейших расчетов, связанных с молярным объёмом (который обычно дается в л/моль), переведем кубические метры в литры. В одном кубическом метре 1000 литров.
V(O₂) = 52,5 м³ · 1000 л/м³ = 52500 л

2. Определение количества вещества кислорода (n(O₂)):

Теперь, зная объём кислорода в литрах, мы можем найти его количество вещества, используя молярный объём газа (Vₘ = 22,4 л/моль при н.у.).
n(O₂) = V(O₂) / Vₘ
n(O₂) = 52500 л / 22,4 л/моль ≈ 2343,75 моль

3. Определение массы кислорода (m(O₂)):

Чтобы найти массу кислорода, умножим его количество вещества на молярную массу кислорода (M(O₂) = 32 г/моль).
m(O₂) = n(O₂) · M(O₂)
m(O₂) = 2343,75 моль · 32 г/моль = 75000 г

Примечание: Часто массу удобно выражать в килограммах, если она большая.
m(O₂) = 75000 г / 1000 г/кг = 75 кг

Шаг 2: Расчет для азота (N₂)

1. Определение объёма азота (V(N₂)) в воздухе:

Азот составляет 78% от общего объёма воздуха.
V(N₂) = V(воздуха) · (φ(N₂) / 100%)
V(N₂) = 250 м³ · (78 / 100) = 250 м³ · 0,78 = 195 м³

Переводим в литры:
V(N₂) = 195 м³ · 1000 л/м³ = 195000 л

2. Определение количества вещества азота (n(N₂)):

Используем молярный объём газа (Vₘ = 22,4 л/моль).
n(N₂) = V(N₂) / Vₘ
n(N₂) = 195000 л / 22,4 л/моль ≈ 8705,36 моль

3. Определение массы азота (m(N₂)):

Умножаем количество вещества на молярную массу азота (M(N₂) = 28 г/моль).
m(N₂) = n(N₂) · M(N₂)
m(N₂) = 8705,36 моль · 28 г/моль ≈ 243750,08 г

Переводим в килограммы:
m(N₂) = 243750,08 г / 1000 г/кг ≈ 243,8 кг

Ответ:
Объём кислорода: 52,5 м³
Количество вещества кислорода: 2343,75 моль
Масса кислорода: 75 кг
Объём азота: 195 м³
Количество вещества азота: 8705,36 моль
Масса азота: 243,8 кг

Вопрос 9

Задача: К 300 л воздуха добавили 60 л азота. Вычислите массы кислорода и азота, которые можно получить из этой смеси.

Концепции, которые нам понадобятся:

• Сохранение массы: Масса каждого компонента в смеси сохраняется, если не происходит химических реакций.
• Суммирование масс: Если вещество поступает из нескольких источников, его общая масса в конечной смеси будет равна сумме масс из каждого источника.
• Использование молярного объёма и молярной массы: Те же принципы, что и в предыдущей задаче, для перевода объёмов газов в моли, а затем в массы.

Дано:
Начальный объём воздуха (V(воздуха)) = 300 л
Добавленный объём азота (V(N₂)добавленный) = 60 л
Объёмная доля кислорода в воздухе (φ(O₂)) = 21%
Объёмная доля азота в воздухе (φ(N₂)) = 78%
Молярная масса кислорода (M(O₂)) = 32 г/моль
Молярная масса азота (M(N₂)) = 28 г/моль

Найти:
Масса кислорода в конечной смеси (m(O₂))
Общая масса азота в конечной смеси (m(N₂))

Решение:

Шаг 1: Расчет для кислорода (O₂)

Кислород присутствует только в первоначальных 300 л воздуха. Добавление чистого азота не изменяет количество кислорода в смеси.

1. Определение объёма кислорода (V(O₂)) в 300 л воздуха:

V(O₂) = V(воздуха) · (φ(O₂) / 100%)
V(O₂) = 300 л · (21 / 100) = 300 л · 0,21 = 63 л

2. Определение количества вещества кислорода (n(O₂)):

Используем молярный объём газа (Vₘ = 22,4 л/моль).
n(O₂) = V(O₂) / Vₘ
n(O₂) = 63 л / 22,4 л/моль ≈ 2,81 моль (округляем до двух знаков после запятой)

3. Определение массы кислорода (m(O₂)):

m(O₂) = n(O₂) · M(O₂)
m(O₂) = 2,81 моль · 32 г/моль ≈ 89,92 г

Шаг 2: Расчет для азота (N₂)

Азот поступает в конечную смесь из двух источников: из первоначальных 300 л воздуха и из дополнительно добавленных 60 л чистого азота. Мы должны рассчитать массу азота из каждого источника, а затем сложить их.

1. Расчет массы азота, содержащегося в 300 л воздуха (m(N₂)₁):

Определение объёма азота в 300 л воздуха (V(N₂)₁):
V(N₂)₁ = V(воздуха) · (φ(N₂) / 100%)
V(N₂)₁ = 300 л · (78 / 100) = 300 л · 0,78 = 234 л

Определение количества вещества азота из воздуха (n(N₂)₁):
n(N₂)₁ = V(N₂)₁ / Vₘ
n(N₂)₁ = 234 л / 22,4 л/моль ≈ 10,45 моль

Определение массы азота из воздуха (m(N₂)₁):
m(N₂)₁ = n(N₂)₁ · M(N₂)
m(N₂)₁ = 10,45 моль · 28 г/моль ≈ 292,6 г

2. Расчет массы добавленного азота (m(N₂)₂):

Нам дано, что добавили 60 л чистого азота.

Определение количества вещества добавленного азота (n(N₂)₂):
n(N₂)₂ = V(N₂)добавленный / Vₘ
n(N₂)₂ = 60 л / 22,4 л/моль ≈ 2,67 моль

Определение массы добавленного азота (m(N₂)₂):
m(N₂)₂ = n(N₂)₂ · M(N₂)
m(N₂)₂ = 2,67 моль · 28 г/моль ≈ 74,76 г

3. Определение общей массы азота в конечной смеси (m(N₂)):

Суммируем массы азота из обоих источников:
m(N₂) = m(N₂)₁ + m(N₂)₂
m(N₂) = 292,6 г + 74,76 г = 367,36 г

Ответ:
Масса кислорода: 89,92 г
Масса азота: 367,36 г