Какое количество сероводорода (в литрах) при нормальных условиях содержит такое же количество атомов водорода

Предмет вопроса: Молярный объем и стехиометрия в химии

Инструкция: Чтобы решить эту задачу, мы должны использовать понятие молярного объема и стехиометрии. Молярный объем - это объем газа, занимаемого одним молью при нормальных условиях (температура 0 °C и давление 1 атмосфера). Стоит отметить, что 1 моль любого газа содержит одинаковое количество молекул (которое равно постоянной Авогадро).

Для первой задачи, нам нужно узнать, сколько атомов водорода содержится в 4,48 литрах аммиака при нормальных условиях. Аммиак (NH3) состоит из одного атома азота и трех атомов водорода, поэтому количество атомов водорода будет равно 3 раза большему количеству молекул аммиака.

Чтобы решить эту задачу, мы должны сначала вычислить количество молекул аммиака, затем умножить это значение на 3, чтобы получить количество атомов водорода. Далее, мы используем тот факт, что количество атомов водорода будет равно количеству атомов сероводорода. Перейдем к расчетам.

Первый шаг:
Найдем количество молекул аммиака, используя уравнение идеального газа: PV = nRT. Подставляя известные значения, мы найдем количество молекул аммиака.

V1 = 4,48 л
P1 = 1 атм
R = 0,0821 атм × л / (моль × К)
T1 = 273,15 К (нормальные условия)

n1 = (P1 × V1) / (R × T1)

Второй шаг:
Умножим количество молекул аммиака на 3, чтобы получить количество атомов водорода.

n_водорода = n_аммиака x 3

Третий шаг:
Используя понятие молярного объема, мы можем найти количество сероводорода, которое содержит такое же количество атомов водорода, как и найденное в предыдущем шаге.

V_сероводорода = (n_водорода × R × T1) / P1

Далее, для второй задачи, нам нужно определить объем кислорода, необходимый для окисления 10 литров аммиака по реакции NH3 + O2 → NO + H2O. В уравнении коэффициент перед NH3 равен 1, а перед O2 - 5. Это означает, что для окисления одной молекулы аммиака нужно 5 молекул кислорода. Мы используем тот факт, что 1 моль газа занимает молярный объем, чтобы найти объем кислорода.

n_аммиака = (P1 × V) / (R × T1)

n_кислорода = 10 моль

Уравнение стехиометрии показывает нам, что для окисления одной молекулы аммиака нужно 5 молекул кислорода.

Перейдем к расчетам:

n_кислорода_для_окисления = n_аммиака x 5

Теперь мы можем найти объем кислорода при нормальных условиях, используя понятие молярного объема:

V_кислорода = (n_кислорода_для_окисления × R × T1) / P1

Дополнительный материал:
1) Для первой задачи, мы можем использовать полученные значения:

n1 = (1 атм × 4,48 л) / (0,0821 атм × л / (моль × К) × 273,15 К)
n_водорода = n1 x 3
V_сероводорода = (n_водорода × 0,0821 атм × л / (моль × К) × 273,15 К) / 1 атм

2) Для второй задачи:

n_аммиака = (1 атм × 10 л) / (0,0821 атм × л / (моль × К) × 273,15 К)
n_кислорода_для_окисления = n_аммиака x 5
V_кислорода = (n_кислорода_для_окисления × 0,0821 атм × л / (моль × К) × 273,15 К) / 1 атм

Советы:
- Важно помнить о значениях констант (например, постоянной Р), они могут отличаться для разных единиц измерения или систем;
- Работайте пошагово и запишите все промежуточные вычисления для удобства;
- При решении стехиометрических задач, всегда используйте сбалансированное химическое уравнение.

Закрепляющее упражнение:
Подсчитайте, сколько атомов сероводорода содержится в 3,5 литрах аммиака при нормальных условиях.

Молярный объем - это объем одного моля газа при определенных условиях (обычно при нормальных условиях - 0°C и 1 атм). Чтобы решить вашу задачу, нам нужно знать число молей газа в каждом из указанных объемов, а затем сравнить их.

1. Количество молей водорода в 4,48 литра аммиака:
Молярная масса аммиака (NH3) равна 17 г/моль. Поскольку в аммиаке содержится одна молекула азота (N) и три молекулы водорода (H), молярная масса аммиака составляет 14 г/моль (масса азота) + 3 * 1 г/моль (масса водорода) = 17 г/моль.
Теперь мы можем найти количество молей в аммиаке: 4,48 литра / 22,4 л/моль = 0,2 моль
Таким образом, в 4,48 литрах аммиака содержится 0,2 моль водорода.

2. Количество моль сероводорода с таким же количеством атомов водорода:
Сероводород (H2S) состоит из одной молекулы серы (S) и двух молекул водорода (H). Молярная масса сероводорода составляет 32 г/моль (масса серы) + 2 * 1 г/моль (масса водорода) = 34 г/моль.
Мы знаем, что 0,2 моль сероводорода содержит такое же количество атомов водорода, как и 0,2 моль водорода.
Поэтому мы можем найти количество литров сероводорода, содержащего 0,2 моль атомов водорода: 0,2 моль * 22,4 л/моль = 4,48 литра.
Таким образом, такое же количество атомов водорода содержится в 4,48 литрах сероводорода при нормальных условиях.

3. Объем кислорода для окисления 10 литров аммиака:
Реакция указывает, что на каждую молекулу аммиака NH3 идет одна молекула кислорода O2, образуя одну молекулу оксида азота NO и одну молекулу воды H2O.
Таким образом, на каждые 3 молекулы аммиака (1 моль) нужно 1 молекула кислорода (0,333... моль).
Объем кислорода можно найти, используя молярный объем:
Объем кислорода = количество молей кислорода * молярный объем кислорода
Объем кислорода = 0,333... моль * 22,4 л/моль = 7,46 литра кислорода.

Доп. материал:
1. Сколько литров сероводорода при нормальных условиях содержит такое же количество атомов водорода, как и 8,96 литра аммиака при нормальных условиях?
2. Какой объем кислорода (при нормальных условиях) потребуется для каталитического окисления 5 литров аммиака (при нормальных условиях) по реакции NH3 + O2 → NO + H2O?

Совет:
Не забудьте проверять правильность использования закона сохранения массы в ходе решения химических задач. Обратите внимание на мольные соотношения в реакции для правильного определения количества молей газов.

Ещё задача:
Среди следующих газов - аммиак (NH3), метан (CH4), пропан (C3H8) и оксид углерода (CO) - выберите газ, содержащий наименьшее количество атомов водорода на один моль газа.