Совет 1: Как вычислить объем кислорода

Кислород – важнейший для жизнедеятельности человека и всех живых организмов элемент таблицы Менделеева. Представляет собою газ, не имеющий цвета, вкуса и запаха, чуть более тяжелый, чем воздух. Химическая формула кислорода – O2. Сильнейший окислитель, уступающий по активности только фтору и хлору, реагирует с подавляющим большинством элементов, образуя оксиды. Широко используется в металлургии, химии, сельском хозяйстве, медицине, а также как компонент ракетного топлива (в качестве окислителя). Как же определить объем кислорода?
Как вычислить объем кислорода
Инструкция
1
Предположим, вам известно количество молей кислорода (например, 5). Перед вами стоит вопрос: какой объем при нормальных условиях занимают эти 5 молей? Решение будет таким: при нормальных условиях объем 1 моля любого газа является постоянной величиной и равен примерно 22,4 литра. Следовательно, 5 молей кислорода при нормальных условиях займут объем 22,4*5 = 112 литров.
2
Ну а если вам известна масса кислорода? Предположим, 96 грамм. Какой объем они займут при нормальных условиях? Сначала узнайте, сколько молей кислорода содержится в 96 граммах этого вещества. Молярная масса кислорода (исходя из формулы О2) = 32 грамма/моль. Следовательно, 96 грамм – это 3 моля. Произведя умножение, получите следующий ответ: 22,4*3 = 67,2 литра.
3
А если вам надо определить объем кислорода при условиях, отличных от нормальных? Тут вам на помощь придет универсальное уравнение Менделеева-Клапейрона, описывающее состояние так называемого «идеального газа». Оно записывается в таком виде:

PV = RTM/m, где Р – давление газа в паскалях, V – его объем в литрах, R – универсальная газовая постоянная, T – температура газа в градусах Кельвина, М – масса газа, m – его молярная масса.
4
Преобразуя уравнение, получите:

V = RTM/mP.
5
Как видите, если у вас имеются необходимые для расчетов данные (температура, масса и давление кислорода), вычислить его объем очень просто. Поскольку значения R (8,31) и m (32) вам и так известны.
Полезный совет
Разумеется, кислород (как и любой другой газ) нельзя считать идеальным газом, поэтому уравнение Менделеева-Клапейрона, строго говоря, не совсем точно описывает его состояние. Однако если давление и температура газа не очень сильно отличаются от нормальных, его можно использовать при расчетах. Погрешность будет весьма незначительной.

Совет 2 : Как найти массу кислорода

Кислород по праву называют жизненно важным химическим элементом. Кроме того, он входит в состав многих соединений, некоторые из Них не менее важны для жизни, чем он сам. Множество кислородосодержащих веществ находит применение в промышленности и сельском хозяйстве. Навыки определения массы кислорода необходимы как тем, кто изучает химию, так и сотрудникам химических лабораторий и заводов.
Как найти массу кислорода
Инструкция
1
Без кислорода жизнь на Земле была бы невозможна. Этот элемент встречается в соединениях, входящих в состав воздуха, воды, почвы, живых организмов. Кислород обладает интересными свойствами. Во-первых он представляет собой сильный окислитель, участвующий в процессах горения и коррозии металлов. Во-вторых, он образует со многими элементами оксиды. Помимо этого, атомы кислорода присутствуют в некоторых неорганических кислотах (H2SO4, HNO3, HMnO4). Кислород считается одним из самых активных элементов, поэтому он широко применяется в металлургии, химической промышленности, а также в качестве окислителя для ракетных двигателей.
2
Довольно часто условиях химических задач выглядят следующим образом. Кислород находится в свободном виде и его объем равен V. Требуется определить массу кислорода O2 при нормальных условиях.Молярный объем газа Vm при нормальных условиях составляет 22,4л/моль. Существует также формула, воспользовавшись которой, можно найти в отношении кислорода количество вещества, а затем и массу. Эта формула представлена ниже:n(O2)=V(O2)/Vm, где Vm=const=22,4 л/мольТеперь, зная количество вещества, можно определить массу:m(O2)=n(O2)*M(O2)Поскольку молекула кислорода состоит из двух атомов, а молекулярная масса этого элемента в соответствии с данными из таблицы Менделеева равна 16, то М(O2)=32 г/моль. Отсюда следует, что m(O2)=32n(O2)=32V/22,4, где V - заданный в условии задачи объем.
3
В промышленности чистый кислород обычно получают разложением разилчных оксидов. Например:2HgO=2Hg+O2Вследствие этого, встречаются задачи, в которых требуется найти количество вещества и массу по заданным уравнениям реакций. Если дано количество вещества в отношении оксида, из которого получается кислород, то такую задачу можно решить следующим образом, обращая особое внимание на коэффициенты уравнения:2HgO(n)=2Hg+O2(x)
2моль 2моль 1мольЗа x в уравнении принято неизвестное количество вещества кислорода, за n - количество оксида HgO. Уравнение можно преобразовать в пропорцию:x/n=1/2, где 1 и 2 - коэффициенты уравненияСоответственно, n(O2)=n(HgO)/2Так как известно количество вещества кислорода, можно найти его массу. Она равна:m(O2)=n(O2)*M(O2)=n(HgO)/2*M(O2)
Видео по теме
Полезный совет
В качестве примера можно привести следующую задачу:

Какая масса кислорода получается при разложении 0,8 моля оксида ртути?

Уравнение нагревания оксида ртути выглядит следующим образом:

2HgO (0,8 моля)=2Hg+O2 (x молей)

Из уравнения видно, что при разложении 2 молей оксида ртути получается 1 моль кислорода. Составив пропорцию, получим:

x/0,8=1/2; x=n(O2), n(HgO)=0,8 моля

Отсюда следует, что n(O2)=n(HgO)/2=0,4 моля

Так как известно количество кислорода, получившегося при разложении ртути, можно найти массу O2:

m(O2)=n(O2)*M(O2)=0,4*32=12,8 г

Ответ: m(O2)=12,8 г

Совет 3 : 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).
Как определить массу кислорода
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.
Видео по теме

Совет 4 : Как найти молярную массу кислорода

Молярная масса является важнейшей характеристикой любого вещества, в том числе кислорода. Зная молярную массу, можно производить расчет химических реакций, физических процессов и т.д. Найти эту величину можно, используя таблицу Менделеева или уравнение состояния идеального газа.
Как найти молярную массу кислорода
Вам понадобится
  • - периодическая таблица химических элементов;
  • - весы;
  • - манометр;
  • - термометр.
Инструкция
1
Если точно известно, что исследуемый газ - кислород, определите соответствующий элемент в периодической таблице химических элементов (таблице Менделеева). Найдите элемент кислород, обозначенный латинской буквой O, который находится под номером 8.
2
Его атомная масса составляет 15,9994. Поскольку эта масса указывается с учетом наличия изотопов, то возьмите самым распространенный атом кислорода, относительная атомная масса которого составит 16.
3
Учитывайте тот факт, что молекула кислорода двухатомна, поэтому относительная молекулярная масса газа кислород будет равна 32. Она численно равна молярной массе кислорода. То есть, молярная масса кислорода будет равна 32 г/моль. Чтобы перевести эту величину в килограммы на моль, поделите ее на 1000, получите 0,032 кг/моль.
4
Если точно неизвестно, что рассматриваемый газ кислород, определите его молярную массу при помощи уравнения состояния идеального газа. В тех случаях, когда нет сверхвысоких, сверхнизких температур и высокого давления, когда агрегатное состояние вещества может измениться, кислород можно считать идеальным газом. Откачайте воздух из герметичного баллона, оснащенного манометром, объем которого известен. Взвесьте его на весах.
5
Наполните его газом, и взвесьте снова. Разность масс пустого и заполненного газом баллона будет равна массе самого газа. Выразите ее в граммах. При помощи манометра определите давление газа в баллоне в Паскалях. Его температура будет равна температуре окружающего воздуха. Измерьте ее термометром и переведите в Кельвины, прибавив к значению в градусах Цельсия число 273.
6
Рассчитайте молярную массу газа, умножив его массу m на температуру T, и универсальную газовую постоянную R (8,31). Полученное число последовательно поделите на значения давления P и объема V (M=m•8,31•T/(P•V)). Результат должен получиться близким к 32 г/моль.
Видео по теме
Совет полезен?
Поиск
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500