20升钢瓶内装有10克氢气的混合物

数字产品描述
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产品描述：
20升钢瓶含有10克氢气和48克氧气的混合物。该混合物可以用作例如焊接气体或用作内燃机的能源。然而，如果非法使用或储存，该混合物可能会很危险，因为氢气和氧气相互作用会产生爆炸性气体。
解决任务20509：
为了解决这个问题，我们需要使用理想气体的状态方程，它表达了气体物质的压力、体积、温度和数量之间的关系。在这种情况下，我们有关于混合物的体积及其成分的数据，以及反应后气体的温度。为了确定气体压力，我们可以使用克拉佩龙-门捷列夫方程，该方程允许我们用已知参数计算理想气体的压力。
克拉佩龙-门捷列夫方程的公式：
P * V = n * R * T
其中 P 是气体压力，V 是其体积，n 是气体物质的量，R 是通用气体常数，T 是以开尔文为单位的气体温度。
让我们将温度从摄氏度转换为开尔文：
T = 300 + 273 = 573 K
我们根据氢气的质量来计算气体物质的量：
n(H2) = m(H2) / M(H2) = 10 克 / 2 克/摩尔 = 5 摩尔
同样，我们计算氧气量：
n(O2) = m(O2) / M(O2) = 48 克 / 32 克/摩尔 = 1.5 摩尔
气体物质总量：
n = n(H2) + n(O2) = 5 摩尔 + 1.5 摩尔 = 6.5 摩尔
让我们将已知值代入克拉佩龙-门捷列夫方程并求解压力：
P = n * R * T / V = 6.5 mol * 8.31 J/(molK) 573 K / 20 L = 151.6 kPa
答：气体压力为151.6 kPa。

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产品描述：

一个 20 升的钢瓶含有 10 克氢气的混合物。

澄清：描述还表明钢瓶还含有 48 克氧气，但对于此任务来说这并不重要。

为了解决这个问题，需要确定点燃氢气和氧气的混合物后形成的气体的压力。为此，您可以使用理想气体状态方程：

pV = nRT，

其中 p 是气体压力，V 是其体积，n 是气体物质的量（以摩尔为单位），R 是通用气体常数，T 是以开尔文为单位的气体温度。

要计算气体中的物质含量，需要使用道尔顿定律，该定律规定气体混合物的总压力等于每种气体的分压之和：

p = p1 + p2 + ... + pn，

其中 p1, p2,..., pn 是每种气体的分压。

由于混合物仅含有氢气，因此氢气的分压等于总压：

p(H2) = p。

还需要考虑到点火后的气体温度为 300°C，相当于 573 K。

现在您可以开始计算：

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

其中 m(H2) 是氢的质量，M(H2) 是氢的摩尔质量。

M(H2) = 2 g/mol，则 n(H2) = 10 g / 2 g/mol = 5 mol。

p = nRT / V，

其中 R = 8.31 J/(mol K) 是通用气体常数。

p = 5 mol * 8.31 J/(mol·K) * 573 K/20 L = 607.9 kPa。

因此，点燃氢气和氧气的混合物后形成的气体的压力为607.9kPa。

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