Eine 20-Liter-Flasche enthält eine Mischung aus 10 g Wasserstoff

Beschreibung des digitalen Produkts

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Waren Beschreibung:

Eine 20-Liter-Flasche enthält eine Mischung aus 10 g Wasserstoff und 48 g Sauerstoff. Dieses Gemisch kann beispielsweise als Schweißgas oder als Energiequelle für Verbrennungsmotoren verwendet werden. Bei illegaler Verwendung oder Lagerung kann das Gemisch jedoch gefährlich sein, da durch die Wechselwirkung von Wasserstoff und Sauerstoff ein explosives Gas entsteht.

Lösungsaufgaben 20509:

Um das Problem zu lösen, müssen wir die Zustandsgleichung eines idealen Gases verwenden, die die Beziehung zwischen Druck, Volumen, Temperatur und Menge der Gassubstanz ausdrückt. In diesem Fall liegen uns Daten zum Volumen des Gemisches und seiner Zusammensetzung sowie zur Temperatur des Gases nach der Reaktion vor. Um den Gasdruck zu bestimmen, können wir die Clapeyron-Mendeleev-Gleichung verwenden, die es uns ermöglicht, den Druck eines idealen Gases mit seinen bekannten Parametern zu berechnen.

Formel für die Clapeyron-Mendeleev-Gleichung:

P * V = n * R * T

Dabei ist P der Gasdruck, V sein Volumen, n die Menge der Gassubstanz, R die universelle Gaskonstante und T die Gastemperatur in Kelvin.

Lassen Sie uns die Temperatur von Grad Celsius in Kelvin umrechnen:

T = 300 + 273 = 573 K

Berechnen wir die Menge der Gassubstanz anhand der Wasserstoffmasse:

n(H2) = m(H2) / M(H2) = 10 g / 2 g/mol = 5 mol

Ebenso berechnen wir die Sauerstoffmenge:

n(O2) = m(O2) / M(O2) = 48 g / 32 g/mol = 1,5 mol

Gesamtmenge an Gassubstanz:

n = n(H2) + n(O2) = 5 mol + 1,5 mol = 6,5 mol

Ersetzen wir die bekannten Werte in die Clapeyron-Mendeleev-Gleichung und lösen sie nach dem Druck auf:

P = n * R * T / V = ​​6,5 mol * 8,31 J/(mol*K) * 573 K / 20 L = 151,6 kPa

Antwort: Der Gasdruck beträgt 151,6 kPa.

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Waren Beschreibung:

Eine 20-Liter-Flasche enthält eine Mischung aus 10 g Wasserstoff.

Klarstellung: Aus der Beschreibung geht auch hervor, dass die Flasche auch 48 g Sauerstoff enthält, was für diese Aufgabe jedoch nicht von Bedeutung ist.

Um das Problem zu lösen, ist es notwendig, den Druck des Gases zu bestimmen, das nach der Zündung des Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches entsteht. Dazu können Sie die ideale Gaszustandsgleichung verwenden:

pV = nRT,

Dabei ist p der Gasdruck, V sein Volumen, n die Menge der Gassubstanz (in Mol), R die universelle Gaskonstante und T die Gastemperatur in Kelvin.

Um die Stoffmenge in einem Gas zu berechnen, muss das Daltonsche Gesetz verwendet werden, das besagt, dass der Gesamtdruck eines Gasgemisches gleich der Summe der Partialdrücke jedes Gases ist:

p = p1 + p2 + ... + pn,

wobei p1, p2,..., pn die Partialdrücke jedes Gases sind.

Da das Gemisch nur Wasserstoff enthält, ist der Partialdruck des Wasserstoffs gleich dem Gesamtdruck:

p(H2) = p.

Es ist auch zu berücksichtigen, dass die Gastemperatur nach der Zündung 300 °C beträgt, was 573 K entspricht.

Jetzt können Sie mit den Berechnungen beginnen:

1. Berechnen wir die Menge an Wasserstoffsubstanz:

n(H2) = m(H2) / M(H2),

Dabei ist m(H2) die Masse des Wasserstoffs und M(H2) die Molmasse des Wasserstoffs.

M(H2) = 2 g/mol, dann ist n(H2) = 10 g / 2 g/mol = 5 mol.

1. Berechnen wir den Gasdruck:

p = nRT / V,

wobei R = 8,31 J/(mol K) die universelle Gaskonstante ist.

p = 5 mol * 8,31 J/(mol·K) * 573 K/20 L = 607,9 kPa.

Somit beträgt der Druck des Gases, das nach der Zündung des Gemisches aus Wasserstoff und Sauerstoff entsteht, 607,9 kPa.

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