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

1. 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?
2. 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
3. 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).
4. 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.
5. 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
6. 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.