Дано:
ω(H) = 5,89%
V1 = 91,5 мл = 0,0000915 м^3
T1 = 273,15 К
P1 = 101,3 кПа = 101300 Па
V2 = 100 мл = 0,0001 м^3
T2 = 0°C = 273,15 К
P2 = 112,5 кПа = 112500 Па
Найти:
Формула газообразного вещества.
Решение:
Найдем массу 91,5 мл газообразного вещества, используя уравнение состояния идеального газа:
PV = nRT = (m/M)RT
m = PV * M / RT
Для азота:
m(N2) = P2 * V2 * M(N2) / (R * T2) = 112500 Па * 0,0001 м^3 * 28 г/моль / (8,31 Дж/(моль*К) * 273,15 К) = 1,4 г
Так как масса неизвестного газа равна массе азота, то m(газа) = 1,4 г.
Рассчитаем массу водорода в газе:
m(H) = m(газа) * ω(H) = 1,4 г * 0,0589 = 0,0825 г
Найдем массу неизвестного элемента:
m(X) = m(газа) - m(H) = 1,4 г - 0,0825 г = 1,3175 г
Определим количество вещества водорода и неизвестного элемента:
n(H) = m(H) / M(H) = 0,0825 г / 1 г/моль = 0,0825 моль
n(X) = m(X) / M(X)
Найдем соотношение количества вещества водорода и неизвестного элемента:
n(H) / n(X) = (0,0825 моль) / (m(X) / M(X))
Это соотношение соответствует индексам в формуле вещества.
Подставим значения из уравнения состояния для неизвестного газа:
n(H) / n(X) = (0,0825 моль) * (R * T1) / (P1 * V1 * M(X))
Чтобы найти M(X), нужно упростить выражение и перевести его в формулу для молярной массы:
M(X) = (0,0825 моль * R * T1) / (P1 * V1 * n(H) / n(X))
Подставим значения:
M(X) = (0,0825 моль * 8,31 Дж/(моль*К) * 273,15 К) / (101300 Па * 0,0000915 м^3 * n(H) / n(X))
M(X) ≈ 20 г/моль при условии, что n(H) / n(X) ≈ 1.
По молярной массе, близкой к 20 г/моль, определяем, что неизвестный элемент - это неон (Ne).
Ответ:
Формула газообразного вещества - HNe.