Сколько литров кислорода может быть получено при разложении 40 г пероксида водорода (Н2О2) при 20° С и 100 кПа?

Для начала решим данную задачу пошагово. Используем уравнение реакции, чтобы выразить количество газа кислорода, полученного при разложении пероксида водорода:

\[\text{2H}_2\text{O}_2 \rightarrow \text{2H}_2\text{O} + \text{O}_2\]

Из уравнения видно, что каждые 2 молекулы пероксида водорода разлагаются на 2 молекулы воды и 1 молекулу кислорода. Поэтому между массами пероксида и полученного кислорода существует пропорциональность.

Для решения задачи нам понадобятся молярная масса пероксида водорода (\(H_2O_2\)) и универсальная газовая постоянная (\(R\)). Молярная масса \(H_2O_2\) равна:

\[ \text{молярная масса } H_2O_2 = \text{молярная масса } H \times 2 + \text{молярная масса } O \times 2 \]

\[ \text{молярная масса } H_2O_2 = 1 \times 2 + 16 \times 2 = 34 \text{ г/моль} \]

Универсальная газовая постоянная \(R\) равна 0.0821 л * атм / (моль * К).

Теперь мы можем приступить к вычислениям:

1) Рассчитаем количество молей пероксида водорода:

\[ \text{Количество молей } H_2O_2 = \frac{\text{масса пероксида водорода}}{\text{молярная масса } H_2O_2} \]

\[ \text{Количество молей } H_2O_2 = \frac{40 \text{ г}}{34 \text{ г/моль}} \approx 1.18 \text{ моль} \]

2) Далее, воспользуемся уравнением и преобразуем моли пероксида водорода в моли кислорода:

\[ \text{Количество молей O}_2 = \frac{1}{2} \times \text{Количество молей } H_2O_2 \]

\[ \text{Количество молей O}_2 = \frac{1}{2} \times 1.18 \text{ моль} = 0.59 \text{ моль} \]

3) Теперь мы можем использовать идеальный газовый закон, чтобы рассчитать объем кислорода при заданных условиях:

\[ PV = nRT \]

где:
\( P \) - давление (100 кПа),
\( V \) - объем кислорода,
\( n \) - количество молей кислорода (0.59 моль),
\( R \) - универсальная газовая постоянная (0.0821 л * атм / (моль * К)),
\( T \) - температура в Кельвинах (20°С = 293 K).

Перейдем к вычислениям:

\[ V = \frac{nRT}{P} \]

\[ V = \frac{0.59 \text{ моль} \times 0.0821 \text{ л} \cdot \text{атм} / (\text{моль} \cdot \text{К}) \times 293 \text{ K}}{100 \text{ кПа}} \]

\[ V \approx 0.146 \text{ л} \]

Таким образом, при разложении 40 г пероксида водорода при 20°С и 100 кПа, можно получить примерно 0.146 л кислорода.