- В каком объемном соотношении нужно смешать he и o2,чтобы плотность полученной смеси сравнялась с плотность воздуха?(ответ должен быть v(he):v(o2)=3:25) — знания.site
- Краткое описание химических свойств и плотность кислорода
- В сосуде постоянного объема находится смесь гелия и кислорода. смесь нагревают от температуры к до температуры &n
- Какой объем смеси кислорода и гелия с относительной плотности по водороду 10 нужен для сжигания:
- Плотность кислорода и другие его физические свойства
- Примеры решенных задач по физике — контрольная 8(молекулярная физика, равновесное излучение, ядерные реакции)
- Распространенность кислорода в природе
В каком объемном соотношении нужно смешать he и o2,чтобы плотность полученной смеси сравнялась с плотность воздуха?(ответ должен быть v(he):v(o2)=3:25) — знания.site
Ответ:
3:25
Объяснение:
Средняя молярная масса воздуха равна 28,98 г/моль.
Плотность воздуха равна 28,98:22,4 = 1,29 г/л.
Пусть в смеси было х моль гелия объёмом 22,4*х литров и массой 4*х граммов и у моль кислорода объёмом 22,4*у литров и массой 32*у граммов.
Тогда объём смеси кислорода и гелия равен 22,4*(х у) литров.
Масса смеси газов равна 4х 32у граммов.
Плотность смеси газов равна (4х 32у)/22,4*(х у) = 1,29 (по условию, она должна быть равна плотности воздуха), откуда х:у = 3:25
Краткое описание химических свойств и плотность кислорода
Кислород образует соединения со всеми химическими элементами, кроме гелия, неона и аргона. С большинством элементов он взаимодействует непосредственно (кроме галогенов, золота и платины). Скорость взаимодействия кислорода как с простыми, так и со сложными веществами зависит от природы вещества и от температуры.
Некоторые вещества, например оксид азота (II), гемоглобин крови, уже при комнатной температуре соединяются с кислородом воздуха со значительной скоростью. Многие реакции окисления ускоряются катализаторами. Например, в присутствии дисперсной платины смесь водорода с кислородом воспламеняется при комнатной температуре.
O2 2H2 = 2H2O (550oС, сгорание H2в O2);
O2 F2 = O2F2 (-183oС, электрический разряд);
O2 N2↔2NO (электрический разряд);
O2 S = SO2 (сгорание на воздухе);
5O2 4P = P4O10 (сгорание на воздухе);
O2 C = CO2 (600-700oС, сжигание на воздухе);
O2 2Na = Na2O2 (сжигание на воздухе);
O2 2Mg = 2MgO (сгорание на воздухе);
3O2 4Al = 2Al2O3 (сгорание на воздухе).
Горение в чистом кислороде происходит гораздо энергичнее, чем в воздухе. Хотя при этом выделяется такое же количество теплоты, как и при горении в воздухе, но процесс протекает быстрее и выделяющаяся теплота не тратится на нагревание азота воздуха; поэтому температура горения в кислороде значительно выше, чем в воздухе.
В сосуде постоянного объема находится смесь гелия и кислорода. смесь нагревают от температуры к до температуры &n
Поскольку объем сосуда и давление в нем постоянны, то количество вещества в сосуде, в соответствии с уравнением Менделеева-Клапейрона, изменяется обратно пропорционально абсолютной температуре газа. В рассматриваемом процессе температура газа возросла в 
раза, поэтому количество вещества в сосуде после завершения нагревания составило 
от исходного количества. Следовательно, сосуд покинула четверть от общего числа атомов, что по условию равно половине от начального числа атомов гелия. Поэтому начальное количество гелия 
равно половине общего количества вещества, первоначально находившегося в сосуде. Отсюда следует, что начальное количество гелия было равно количеству 
находящегося в сосуде кислорода: 
.
Отношение 
конечной и начальной плотностей смеси равно отношению масс содержимого сосуда до и после нагревания. С учетом проведенных выше рассуждений, получаем:
Ответ
.
Какой объем смеси кислорода и гелия с относительной плотности по водороду 10 нужен для сжигания:
1)2C2H5Br 2Na=C4H10 2NaBr
C4H10 Br2(t) =C4H9Br HBr
C4H9Br 2Na BrC2H5 = C6H14 2NaBr
C6H14(t,k)=C6H6 4H2-АРОМАТИЗАЦИЯ Н- ГЕКСАНА
C6H6 Br2(FeBr3) =C6H5Br HBr
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………….
Плотность кислорода и другие его физические свойства
Кислород растворяется в воде, хотя и в небольших количествах: 100 объемов воды при 0oC растворяют 4,9, а при 20oC – 3,1 объема кислорода. Важнейшие константы кислорода представлены в таблице ниже:
Таблица 1. Физические свойства и плотность кислорода.
Плотность, кг/м3 | 1,42987 – газ 1141 – жидкость |
Температура плавления, oС | -218,35 |
Температура кипения, oС | -182,96 |
Энергия ионизации атома, эВ | 9,32 |
Относительная электроотрицательность | 1,51 |
Радиус атома, нм | 112 |
Кислород образует двухатомные молекулы, характеризующиеся высокой прочностью: стандартная энтальпия атомизации кислорода равна 498 кДж/моль. При комнатной температуре его диссоциация на атомы ничтожна; лишь при 1500oC она становится заметной.
Твердый кислород синего цвета, а жидкий – голубого. Окраска обусловлена взаимным влиянием молекул.
Известны три аллотропные формы кислорода: кислород O2, озон O3 и крайне неустойчивый тетракислород O4.
Примеры решенных задач по физике — контрольная 8(молекулярная физика, равновесное излучение, ядерные реакции)
Ниже приведены условия и решения задач. Закачка решений в формате doc начнется автоматически через 10 секунд.
Задача 407.
Найти плотность 
газовой смеси, состоящей по массе из одной части водорода и восьми частей кислорода при давлении 
газовой смеси, состоящей по массе из одной части водорода и восьми частей кислорода при давлении и температуре
Дано : 
Найти g.
Решение. Пусть 
и 
и — масса водорода и кислорода,
и 
и — их парциальные давления,
объём смеси газов. Согласно уравнению Менделеева – Клапейрона для водорода имеем
( 1 )
а для кислорода
( 2 )
где 
— молярная масса водорода,
— молярная масса водорода, — молярная масса кислорода,
— универсальная газовая постоянная. Сложим левые и правые части уравнений (1) и (2), учитывая, что 
— универсальная газовая постоянная. Сложим левые и правые части уравнений (1) и (2), учитывая, что — давление смеси газов:
откуда объём 
Масса смеси 
поэтому её плотность
( 3 )
Пусть масса одной части составляет 
Тогда масса 
Тогда масса частей водорода
а масса 
а масса частей кислорода
Подставляем значения
и 
и в формулу (3):
Проверка размерности:
Подставляем данные:
Ответ: 
Задача 417.
Найти среднее число столкновений в 1 секунду молекул углекислого газа при температуре 
если длина свободного пробега при этих условиях равна
Дано: 
Найти 
Решение. Среднее число столкновения в единицу времени рассчитывается по формуле
( 4 )
где 
— средняя арифметическая скорость молекул, 
— средняя арифметическая скорость молекул, — средняя длина свободного пробега. В свою очередь скорость
находится по формуле
( 5 )
где 
— молярная масса углекислого газа 
— молярная масса углекислого газа
Подставляем (5) в (4)
Проверка размерности:
Подставляем данные:
Ответ:
Задача 427.
В баллоне объёмом 
литров находится гелий под давлением 
литров находится гелий под давлением и при температуре
после того, как из баллона было взято 
после того, как из баллона было взято гелия, температура в баллоне понизилась до
Определить давление 
Определить давление гелия, оставшегося в баллоне,и изменение внутренней энергии газа.
Дано:
Найти 
Решение. Пусть 
— начальная масса гелия. Запишем уравнение Менделеева – Клапейрона
( 6 )
где 
— молярная масса гелия. После изъятия из баллона гелия массой 
— молярная масса гелия. После изъятия из баллона гелия массой его масса становится равной
и уравнение Менделеева – Клапейрона принимает вид
( 7 )
Из (6) находим массу 
и подставляем её в (7)
откуда давление 
( 8 )
Начальная внутренняя энергия гелия
а его конечная внутренняя энергия
где 
— число степеней свободы молекулы. Изменение внутренней энергии.
( 9 )
Подставляем начальную массу 
в формулу (9)
( 10 )
Проверка размерности:
Подставляем данные в формулы (8) и (10), учитывая, что гелий – одноатомный газ, поэтому имеются только три поступательные степени свободы 
Отрицательный знак 
указывает на то, что внутренняя энергия гелия уменьшается.
Ответ: 
Задача 437.
Азот массой 
адиабатически расширили в
а затем изобарно сжали до первоначального объёма. Определить изменение энтропии DS газа в ходе указанных процессов.
Дано: 
Найти 
Решение. Процессы, в которых участвует газ, изображены на рис.1 на
— диаграмме.
Процесс 1-2 представляет собой адиабатическое расширение, а процесс 2-3 – изобарное сжатие. Изменение энтропии в этих процессах
( 11 )
где 
— подводимое к газу количество теплоты. При адиабатическом процессе газ теплоизолирован и 
— подводимое к газу количество теплоты. При адиабатическом процессе газ теплоизолирован и Поэтому в данном процессе энтропия не изменяется:
При изобарном процессе при изменении температуры на малое значение
( 12 )
где 
— молярная теплоёмкость при постоянном давлении. Подставляем (12) в (11), получаем
( 13 )
где 
температура газа в состояниях 2 и 3. При изобарном процессе
поэтому
( 14 )
( см.рис.1). Молярная теплоёмкость при постоянном давлении
( 15 )
При этом число степеней свободы для двухатомной молекулы азота 
Подставляя (14) и (15) в ( 13), окончательно получаем
Проверка размерности:
Подставляем данные:
Видно, что энтропия при переходе газа из состояния 1 в состояние 3 уменьшается.
Ответ: 
Задача 447.
За 5 мин. излучается энергия 
Площадь окошка 
Площадь окошка Принимая, что окошко излучает как абсолютно чёрное тело, определить температуру печи.
Дано: 
Найти 
Решение. Излучаемая энергия равна
( 16 )
где 
энергетическая светимость, 
энергетическая светимость, — площадь излучателя,
промежуток времени. Согласно закону Стефана – Больцмана энергетическая светимость абсолютно черного тела
( 17 )
где 
— постоянная Стефана- Больцмана, 
— постоянная Стефана- Больцмана, — температура. Подставляем (17)в (16)
откуда находим температуру 
Проверка размерности:
Подставляем данные:
Ответ: 
Задача 457.
В одном акте деления ядра урана 
освобождается энергия 
освобождается энергия Определить: 1) энергию, выделяющуюся при распаде всех ядер этого изотопа урана массой
2) массу каменного угля с удельной теплотой сгорания
эквивалентную в тепловом отношении 
эквивалентную в тепловом отношении урана
Дано: 
Найти 
Решение. Если в одном анте деления выделяется энергия 
то при распаде 
то при распаде ядер выделяется энергия
Рассчитаем количество ядер 
в уране массой 
в уране массой Количество урана
где 
где — молярная масса изотопа
Поэтому
где 
постоянная Авогадро. Таким образом, выделяемая энергия
Эквивалентная в тепловом отношении масса каменного угля
Проверка размерности:
Подставляем данные, предварительно переведя энергию 
из
из в
Ответ: 1) 
2) 2,8 тысячи тонн.
Распространенность кислорода в природе
Кислород является самым распространенным элементом земной коры. В атмосфере его находится около 23% (масс.), в составе воды – около 89%, в человеческом организме – около 65%, в песке содержится 53% кислорода, в глине – 56% и т.д. Если подсчитать его количество в воздухе (атмосфере), воде (гидросфере) и доступной непосредственному химическому исследованию части твердой земной коры (литосфере), то окажется, что на долю кислорода приходится примерно 50% их общей массы.
В связанном состоянии кислород входит в состав почти всех окружающих нас веществ. Так, например, вода, песок, многие горные породы и минералы, встречающиеся в земной коре, содержат кислород. Кислород является составной частью многих органических соединений, например белков, жиров и углеводов, имеющих исключительно большое значение в жизни растений, животных и человека.