Як визначити масу кисню

Як визначити масу кисню

Мабуть, неможливо знайти настільки ж необхідний для життя елемент, як кисень. Якщо без їжі людина може прожити кілька тижнів, без води кілька днів, то без кисню — всього кілька хвилин. Ця речовина знаходить широке застосування в різних областях промисловості, у тому числі хімічної, а також як компонент ракетного палива (окислювач).

Інструкція

  1. Часто виникає необхідність визначити масу кисню, що знаходиться в якомусь замкнутому об’ємі, або виділився в результаті хімічної реакції. Наприклад: 20 грамів перманганату калію піддали термічному розкладанню, реакція пройшла до кінця. Скільки грамів кисню при цьому виділилося?
  2. Насамперед, згадайте, що перманганат калію — він же калій марганцевокислий — має хімічну формулу KMnO4. При нагріванні він розкладається, утворюючи манганат калію — K2MnO4, основний оксид марганцю — MnO2, і кисень O2. Записавши рівняння реакції, і підібравши коефіцієнти, отримаєте:

          2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
  3. Враховуючи, що приблизна молекулярна маса двох молекул перманганату калію — 316, а молекулярна маса молекули кисню, відповідно, 32, шляхом вирішення пропорції, обчисліть:

           20 * 32 / 316 = 2,02

    Тобто при термічному розкладанні 20 грамів перманганату калію, виходить приблизно 2,02 грама кисню. (Або округлено 2 грами).
  4. Або, наприклад, потрібно визначити масу кисню, що знаходиться в замкнутому обсязі, якщо відома його температура і тиск. Тут на допомогу приходить універсальне рівняння Менделєєва — Клапейрона, або по-іншому «рівняння стану ідеального газу». Воно має такий вигляд:

             PVm = MRT

    P — тиск газу,

    V — його об’єм,

    m — його молярна маса,

    М — маса,

    R — універсальна газова стала,

    Т — температура.
  5. Ви бачите, що необхідну величину, тобто масу газу (кисню), після приведення всіх вихідних даних в одну систему одиниць (тиск — у Паскалі, температуру — в градуси Кельвіна і т.д.), легко можна обчислити за формулою:

             M = PVm / RT
  6. Зрозуміло, реальний кисень — це не ідеальний газ, для опису якого і було введено це рівняння. Але при величинах тиску і температури, близьких до нормальних, відхилення розрахункових величин від фактичних настільки незначні, що ними сміливо можна знехтувати.