Сколько кислорода образуется при диссоциации 5 литров оксида азота (2) на элементарные вещества? Желательно

Золотой_Горизонт

46

Для решения данной задачи, нам необходимо знать реакцию диссоциации оксида азота (2). Оксид азота (2) образуется при сгорании азота в атмосфере и имеет формулу \(NO_2\). Для рассмотрения диссоциации реакции записывают в уравнении:

\[2NO_2 \rightarrow 2NO + O_2 \]

Таким образом, одна молекула \(NO_2\) диссоциирует и образует две молекулы \(NO\) и одну молекулу \(O_2\).

Теперь, когда у нас есть уравнение реакции диссоциации, мы можем провести расчеты.

Дано, что объем \(V\) оксида азота (2) составляет 5 литров.

Для решения задачи, необходимо знать одну важную физическую константу: число Авогадро (\(N_A\)) равно примерно \(6.022 \times 10^{23}\) атомов или молекул в одной моль.

Теперь, используем пропорцию:

\[\frac{n}{V} = \frac{N}{V_m}\]

где \(n\) - количество молей, \(V\) - объем газа, \(N\) - количество молекул или атомов, \(V_m\) - объем моля газа.

Молярный объем газа можно рассчитать, используя уравнение состояния идеального газа:

\[PV = nRT\]

где \(P\) - давление, \(R\) - универсальная газовая постоянная, \(T\) - температура.

При нормальных условиях (0°С и 1 атм) объем одной моли газа составляет примерно 22,4 литра.

Теперь, подставим значения в наши формулы:

У нас дан объем \(V\) оксида азота (2) равный 5 литров. Так как мы хотим найти количество \(O_2\), получившегося при диссоциации, нужно найти количество \(NO_2\) в молях, а затем умножить на два (так как на каждую молекулу \(NO_2\) образуется одна молекула \(O_2\)).

\[\frac{n_{NO_2}}{V_{NO_2}} = \frac{N_{NO_2}}{V_{m_{NO_2}}}\]
\[\frac{n_{O_2}}{V_{O_2}} = \frac{N_{O_2}}{V_{m_{O_2}}}\]

где \(n_{NO_2}\) - количество молей \(NO_2\), \(N_{NO_2}\) - количество молекул \(NO_2\), \(V_{NO_2}\) - объем \(NO_2\), \(V_{m_{NO_2}}\) - молярный объем \(NO_2\); \(n_{O_2}\) - количество молей \(O_2\), \(N_{O_2}\) - количество молекул \(O_2\), \(V_{O_2}\) - объем \(O_2\), \(V_{m_{O_2}}\) - молярный объем \(O_2\).

Так как объем \(NO_2\) равен объему \(O_2\), сокращаем наши формулы:

\[\frac{n_{NO_2}}{V_{m_{NO_2}}} = \frac{n_{O_2}}{V_{m_{O_2}}}\]

Запишем нашу пропорцию:

\[\frac{n_{NO_2}}{22.4} = \frac{n_{O_2}}{22.4}\]

Так как на каждую молекулу \(NO_2\) образуется одна молекула \(O_2\), то \(n_{NO_2} = 2 \times n_{O_2}\). Подставим это в пропорцию:

\[\frac{2 \times n_{O_2}}{22.4} = \frac{n_{O_2}}{22.4}\]

Домножим обе части на 22.4:

\[2 \times n_{O_2} = n_{O_2}\]

Выразим \(n_{O_2}\):

\[n_{O_2} = \frac{5 \cdot 22.4}{2}\]

Поскольку \(n_{O_2}\) - это количество молей \(O_2\), этот результат можно трактовать как количество молекул \(O_2\).

Теперь, используя число Авогадро, найдём количество молекул \(O_2\) в полученном количестве молей:

\[N_{O_2} = n_{O_2} \times N_A\]

\[N_{O_2} = \frac{5 \cdot 22.4}{2} \cdot 6.022 \times 10^{23}\]

Таким образом, количество молекул \(O_2\), образующихся при диссоциации 5 литров оксида азота (2), составляет примерно:

\[N_{O_2} \approx 1.506 \times 10^{24}\]

И наконец, количество кислорода, образующегося при диссоциации, будет таким же, как и количество молекул \(O_2\), так как каждая молекула \(O_2\) содержит два атома кислорода.

Таким образом, количество кислорода, образующегося при диссоциации 5 литров оксида азота (2), составляет примерно \(3.012 \times 10^{24}\) атомов.