Задача 2 У стародавні часи вважалося, що існує лише сім металів. Алхіміки намагалися за до філософського каменя» будь-який метал перетворити на золото. 1) Як це сім металів.?

Первым делом нужно определить кол-во углекислого газа, чтобы найти кол-во углерода в составе ОВ.
n(CO2) = V(CO2)/Vm = 0,224 л/ 22,4 л/моль = 0,01 моль
n(C) = n(CO2) = 0,01 моль
Затем нужно найти кол-во воды, чтобы найти кол-во водорода в составе ОВ.
n(H2O) = m(H2O)/M = 0,45 г / 18 г/моль = 0,025 моль
n(Н) = 2n(Н2О) = 0,05 моль
Осталось найти кол-во азота в составе ОВ.
n(N2) = V(N2)/Vm = 0,112 л/ 22,4 л/моль =  0,005 моль
n(N) = 2n(N2) = 0,01 моль
Индексы в формуле относятся как кол-ва в-в.
CxHyNz
x:y:z = 0,01 : 0,05 : 0,01 = 1 : 5 : 1
CH5N - простейшая формула.
Рассчитаем молярную массу.
M = 12*1 + 1*5 + 14 = 31
Рассчитаем объем в-ва по его плотности и массе.
V (OB) = m (OB) / p (OB) = 0,31 г / 1,384 г/л ≈ 0,224 л
Рассчитаем кол-ва в-ва (ОВ) по его объему.
n (OB) = V (OB) / Vm = 0,224 л / 22, 4 л/моль = 0,01 моль
Рассчитаем молярную массу в-ва по его кол-ву и массе.
M (OB) = m (ОВ) / n (OB) = 0,31 г / 0,01 моль = 31 г/моль
Сравним с найденной молярной массой по простейшей формуле - они равны ⇒ это и есть ответ.

ответ:
CH5N - метиламин.

Объяснение:

Примеры решения задач

Пример 1. Определить концентрацию молекул кислорода, находящегося в сосуде

объемом V=2 л. Количество вещества ν=0,2 моль.

Решение

V=2 л=2*10-3 м3 Количество вещества, или количество молей, определяет

M=0,32 кг/моль количество молекул в данной массе вещества:

ν=0,2 моль N = ν N A (1)

где, N=6,02*10 моль – число Авогадро. По определению

n=? концентрация молекул в данном объеме равна

N

n= (2)

V

Подставляем (1) в (2)

νN A 0.2 * 6.02 * 10 23

n= = −3

= 3 * 10 21 м3

V 2 * 10

ответ: n=3*1021 м-3.

Пример 2. Определить плотность ρ водяного пара, находящегося под давлением Р=2,5

кПа и имеющего температуру Т=400 К.

Решение

Р=2 МПа=2*106 Па По определению плотность вещества

m

T=400 K ρ= (1)

V

М=0,028 кг/моль По уравнению Менделеева – Клапейрона

m

ρ=? PV = RT , (2)

M

где m – масса газа; V – объем газа; M – молярная масса газа;

R=8,31 Дж/моль*К – универсальная газовая постоянная. Из (2)

m

MP = RT = ρRT .

V

Используя (1)

MP 0,028 * 2 * 10 6

ρ= = = 8,42 кг/м3

RT 8,31 * 400

ответ: ρ=8,42 кг/м3

Пример 3. Определить суммарную кинетическую энергию поступательного движения

всех молекул газа, находящегося в сосуде объемом V=3 л под давлением Р=540 кПа.

Решение

V=3 л=3*10-3 м3 Суммарная кинетическая энергия поступательного

Р=540 кПа=5,4*105 Па движения всех молекул определяется через N -

количество молекул, содержащихся в данном объеме, и

Ек=? среднюю кинетическую энергию поступательного

движения одной молекулы

E K = N 〈ε K 〉 ; (1)

N = νN A . (2)

где υ – количество молей газа; NА – число Авогадро.

Согласно молекулярно – кинетической теории

3

〈ε k 〉 = kT , (3)

2

где к=1,38*10-23 Дж/К – постоянная Больцмана; T – абсолютная температура газа,

которая определяется из уравнения Менделеева – Клапейрона

PV = νRT . (4)

Подставляя Т из (4) в (3), а результат подстановки (2) в (1), получим

3 PV PV 3

E K = N Aν k = N Ak = PV .

2 νR R 2

Тогда окончательно

2 3

E K = PV = * 5,4 * 105 * 3 * 10 −3 = 2,43 * 10 3 Дж.

3 2

ответ: Суммарная кинетическая энергия всех

молекул газа E K = 2,43 * 10 3 Дж = 2,43 кДж.

Пример 4. Определить среднюю квадратичную скорость < ϑ кв> молекулы газа,

заключенного в сосуде объемом V=2 л под давлением Р=200 кПа. Масса газа m=0,3 г.

Решение

V=2 л=2*10-3 м3 По определению

3RT

Р=200 кПа=0,2*1013 Па 〈ϑ kb 〉 = , (1)

M

M=0,3 г=3*10-4 кг где R=8,31 Дж/моль*К – универсальная газовая

Постоянная; M – молярная масса газа; Т – абсолютная

〈ϑ kb 〉 =? температура. По уравнению Менделеева - Клапейрона:

m

PV = RT (2)

M

Из (2) M – подставляем в (1) ⇒

3RTPV 3PV 3 * 0,2 * 10 3 * 2 * 10 −3

⇒ 〈ϑ kb 〉 = = = −4

= 0,4 * 10 4 = 0,6 * 10 2 м/с

mRT m 3 * 10

ответ: 〈ϑ kb 〉 = 60 м/с

Пример 5. Определить молярные теплоемкости газа, если его удельные теплоемкости

cv = 10,4 кДж/(кг*К) и c p = 14,6 кДж/(кг*К).

Решение

cv = 10,4 кДж/(кг*К) При определении молярных теплоемкостей при

c p = 14,6 кДж/(кг*К) постоянном объеме и постоянном давлении:

cv = Mcv ; (1)

cv = ? cp = ? c p = Mc p ; (2)

По уравнению Майера

c p − cv = R (3)

Из (2) вычитаем (1)

(

c p − cv = M c p − cv ) (4)

(3) → (4) ⇒

(

M = R / c p − cv ) (5)

(5) → (1) ⇒

cv R 10,4 * 10 3 * 8,31

Cv = = = 20,6 Дж/моль*К

c p − cv (14,6 − 10,4) * 10 3

(5) → (2) ⇒

cp R R 8,31

Cp = = = ≈ 29 Дж/моль*К

c p − cv ⎛ c ⎞ 10,4 * 10 3

⎜1 − v ⎟ 1−

⎜ c ⎟ 14,6 * 10 3

⎝ p⎠

ответ: Сv=2,6 Дж/моль*К; Ср=29 Дж/моль*К.