Какой объем водорода собран над водой при температуре 26°C и давлении 98,7 кПа, если давление насыщенного пара воды

Для решения этой задачи мы можем использовать закон Дальтона, который утверждает, что сумма парциальных давлений в смеси равна общему давлению этой смеси.

Мы знаем, что давление насыщенного пара воды при заданной температуре составляет 3,4 кПа. Парциальное давление водорода будем обозначать как \(P_{H_2}\).

Используя закон Дальтона, мы можем записать уравнение:

\[P_{H_2} + P_{H_2O} = P_{total}\]

где \(P_{H_2O}\) - давление насыщенного пара воды, \(P_{total}\) - общее давление системы.

Мы знаем, что общее давление системы равно 98,7 кПа, и давление насыщенного пара воды равно 3,4 кПа.

Подставляя эти значения в уравнение, получаем:

\[P_{H_2} + 3,4 = 98,7\]

Вычитаем 3,4 из обоих сторон уравнения:

\[P_{H_2} = 98,7 - 3,4\]

Таким образом, получаем:

\[P_{H_2} = 95,3\]

Теперь мы можем использовать закон идеального газа, чтобы найти объем водорода.

Закон идеального газа \(PV = nRT\) связывает давление (\(P\)), объем (\(V\)), количество вещества (\(n\)), универсальную газовую постоянную (\(R\)) и температуру (\(T\)).

Мы хотим найти объем водорода, поэтому объем обозначим как \(V_{H_2}\). Мы также знаем, что давление водорода составляет 95,3 кПа при заданной температуре 26°C, которую нужно перевести в Кельвины.

Молекулярный вес водорода составляет около 2 г/моль. Мы можем использовать это значение, чтобы определить количество вещества водорода при нормальных условиях.

Теперь мы можем использовать уравнение закона идеального газа:

\[PV = nRT\]

Подставим значение давления (\(P_{H_2} = 95,3\)), объема (\(V_{H_2}\)), количества вещества (\(n\)), универсальной газовой постоянной (\(R = 8,314\, Дж/(моль \cdot К)\)) и температуры (\(T = 273 + 26\)) в уравнение:

\[95,3 \cdot V_{H_2} = n \cdot 8,314 \cdot (273 + 26)\]

Теперь определим количество вещества (\(n\)) водорода при нормальных условиях. Подставим это значение в формулу:

\[m = n \cdot M\]

где \(m\) - масса, \(M\) - молекулярный вес водорода.

Теперь мы можем решить уравнение:

\[m = n \cdot 2\]

Полученные значения позволят нам найти искомый объем водорода при температуре 26°C и давлении 98,7 кПа, а также массу этого водорода при нормальных условиях.