Вопрос:

Дирижабли наполняют смесью водорода с гелием. Источник водорода — вода, разлагаемая электрическим током. Для заполнения дирижаблей требуется получить 300 м³ водорода при нормальных условиях. Сколько литров воды потребуется для этого? Ответ округлите до целых.

Смотреть решения всех заданий с листа

Ответ:

Краткое пояснение:

Метод: Для решения задачи необходимо использовать понятие молярного объёма газов при нормальных условиях и стехиометрические соотношения в реакции разложения воды.

Пошаговое решение:

  1. Объём водорода: Дано, что требуется получить \( 300 \text{ м}^3 \) водорода. Переведём это в литры: \( 300 \text{ м}^3 = 300 \cdot 1000 \text{ л} = 300000 \text{ л} \).
  2. Количество вещества водорода: При нормальных условиях (н.у.) молярный объём любого газа равен 22,4 л/моль. Следовательно, количество вещества водорода \(
    u(\text{H}_2) \) равно:
    \(
    u(\text{H}_2) = \frac{V(\text{H}_2)}{V_m} = \frac{300000 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 13392.86 \text{ моль} \)
  3. Реакция разложения воды: Реакция получения водорода из воды выглядит следующим образом:
    \( 2\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{электрич. ток}} 2\text{H}_2 \uparrow + \text{O}_2 \uparrow \)
  4. Количество вещества воды: Из уравнения реакции видно, что для получения 2 моль водорода требуется 2 моль воды. Следовательно, количество вещества воды \(
    u(\text{H}_2\text{O}) \) равно количеству вещества водорода:
    \(
    u(\text{H}_2\text{O}) =
    u(\text{H}_2) \approx 13392.86 \text{ моль} \)
  5. Объем воды: Поскольку плотность воды при нормальных условиях примерно равна 1 г/мл (или 1000 г/л), а молярная масса воды \( M(\text{H}_2\text{O}) = 18 \text{ г/моль} \), мы можем найти массу воды:
    \( m(\text{H}_2\text{O}) =
    u(\text{H}_2\text{O}) \cdot M(\text{H}_2\text{O}) \approx 13392.86 \text{ моль} \cdot 18 \text{ г/моль} \approx 241071.48 \text{ г} \)
    Теперь переведём массу в объём (литры), учитывая плотность:
    \( V(\text{H}_2\text{O}) = \frac{m(\text{H}_2\text{O})}{\rho(\text{H}_2\text{O})} \approx \frac{241071.48 \text{ г}}{1000 \text{ г/л}} \approx 241.07 \text{ л} \)
  6. Округление: По условию задачи ответ нужно округлить до целых.
    \( 241.07 \text{ л} \approx 241 \text{ л} \)

Ответ: 241 л

ГДЗ по фото 📸
Подать жалобу Правообладателю