Какова масса образовавшегося соединения (в граммах) при сжигании 4.86 г металла в сосуде объемом 10 литров

Белка

70

Для решения данной задачи, нам понадобится использовать закон Шарля, также известный как закон константных объёмов. Согласно данному закону, при постоянном давлении температура и объем газа пропорциональны.

Формула для закона Шарля выглядит следующим образом:

\(\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}\)

Где:
\(V_1\) - объем газа до реакции
\(T_1\) - температура газа до реакции
\(V_2\) - объем газа после реакции
\(T_2\) - температура газа после реакции

В данной задаче, нам даны начальные и конечные значения температуры и объема. Мы можем использовать данную информацию для нахождения объема газа до и после реакции.

Из условия задачи известно, что объем газа до реакции составляет 10 литров при нормальных условиях. Давление в сосуде до реакции также не меняется и составляет 101.3 кПа.

Можем записать формулу закона Шарля для исходных данных:

\(\frac{10}{293.15} = \frac{V_2}{320.15}\)

Путем простых вычислений, найдем \(V_2\) (объем газа после реакции):

\(V_2 = \frac{10 \times 320.15}{293.15} = 10.87\) литров

Теперь, нам понадобится использовать закон Дальтона для нахождения молярной массы металла.

Закон Дальтона гласит, что сумма парциальных давлений компонентов смеси равна общему давлению.

Мы знаем, что после реакции давление в сосуде становится равным 92.27 кПа. Это давление является суммой парциальных давлений образовавшегося соединения и оставшегося объёма него смеси до реакции.

Таким образом, парциальное давление образовавшегося соединения равно разнице общего давления и давления оставшегося объема газа:

\(P_{соединение} = P_{общее} - P_{простой газ}\)

\(P_{соединение} = 92.27 - 101.3 = -9.03\) кПа

Отрицательное значение парциального давления говорит о том, что образовалось соединение, которое имеет избыток давления по сравнению с оставшимся объёмом газа до реакции. Для удобства расчетов, применим абсолютное значение парциального давления: \(P_{соединение} = 9.03\) кПа.

Теперь мы можем использовать уравнение идеального газа для нахождения количества вещества (в молях) образовавшегося соединения:

\(PV = nRT\)

Где:
\(P\) - давление газа
\(V\) - объем газа
\(n\) - количество вещества в молях
\(R\) - универсальная газовая постоянная (0.08206 л·атм / моль·К)
\(T\) - температура газа в Кельвинах

Можем записать формулу соответствующую данным задачи:

\(9.03 \times 10^{3} \, \text{Па} \times 10.87 \times 10^{-3} \, \text{м}^3 = n \times 0.08206 \, \text{моль} \cdot \text{К}^{-1} \times 320.15 \, \text{K}\)

Путем простых вычислений, найдем количество вещества \(n\):

\(n = \frac{9.03 \times 10 \times 10^{-3}}{0.08206 \times 320.15} = 0.0033\) молей

Найдем молярную массу металла по следующей формуле:

молярная масса (г/моль) = масса металла (г) / количество вещества (моль)

Для нахождения массы соединения, нам дана масса использованного металла - 4.86 г.

Следовательно, молярная масса металла равна:

молярная масса = 4.86 г / 0.0033 моль = 1472.73 г/моль

Таким образом, масса образовавшегося соединения составляет 1472.73 грамма.