Wasserstoff und Sauerstoff - die zwei häufigsten Elemente im Universum, die zusammen Wasser bilden. Wenn Wasserstoff und Sauerstoff in einem Verhältnis verbrannt werden, das der Formel H entspricht2O, sie bilden Wasser - die universelle Quelle des Lebens auf der Erde.
Aber wie viele Gramm Wasser werden erzeugt, wenn genau eine bestimmte Menge an Wasserstoff und Sauerstoff verbrannt wird? Um die Antwort auf diese Frage herauszufinden, analysieren wir ein konkretes Beispiel: eine Mischung aus 56 Litern Wasserstoff und 56 Gramm Sauerstoff.
Übersetzen wir 56 Liter Wasserstoff in Gramm, da die Wasserstoffdichte 0,0899 g / l beträgt. Wir erhalten, dass 56 Liter Wasserstoff etwa 5050 Gramm entsprechen.
Es werden also 5050 Gramm Wasserstoff und 56 Gramm Sauerstoff benötigt, um diese Mischung zu verbrennen. Wenn Wasserstoff und Sauerstoff verbrannt werden, bilden sie 5614 Gramm Wasser. Also, wenn diese Mischung verbrannt wird, erhalten Sie ungefähr 5614 Gramm Wasser.
Wasserbildung bei der Verbrennung eines Gemisches aus Wasserstoff und Sauerstoff
Beim Verbrennen einer Mischung, die 56 Liter Wasserstoff und 56 Gramm Sauerstoff enthält, entsteht Wasser. Wasserstoff und Sauerstoff treten in eine Reaktion ein, die zur Bildung von Wasser führt.
Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) reagieren nach der folgenden Gleichung:
Aus der Gleichung geht hervor, dass sich Wasserstoff und Sauerstoff zu Wassermolekülen verbinden. Dabei besteht jedes Wassermolekül aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom.
Um die Menge an Wasser zu bestimmen, die bei dieser Reaktion entsteht, ist es notwendig, das Massenerhaltungsgesetz zu verwenden. Nach diesem Gesetz entspricht die Masse der Reaktionsprodukte der Masse der ursprünglichen Reagenzien. Somit entspricht die Masse des durch die Verbrennung von 56 Litern Wasserstoff und 56 Gramm Sauerstoff erzeugten Wassers der Masse der ursprünglichen Reagenzien.
Das Gewicht von 56 Litern Wasserstoff kann berechnet werden, indem man seine Dichte bei einer gegebenen Temperatur und einem gegebenen Druck kennt. Unter normalen Bedingungen (0 °C, 1 atm) beträgt die Wasserstoffdichte etwa 0.089 g / l. Daher beträgt die Masse von 56 Litern Wasserstoff gleich:
Wasserstoffgewicht = Wasserstoffvolumen × Wasserstoffdichte = 56 l × 0.089 g/l = 4.984 g
Somit entspricht die Masse des beim Verbrennen der Mischung entstehenden Wassers der Masse der ursprünglichen Reagenzien, dh 4.984 g Wasserstoff und 56 g Sauerstoff, und wird 60.984 g betragen.
Zusammensetzung der Mischung und Gasmengen
Um die Menge an entstehendem Wasser zu berechnen, wenn ein Gemisch mit 56 Litern Wasserstoff und 56 Gramm Sauerstoff verbrannt wird, ist es notwendig, das Verhältnis zwischen den Volumina dieser Gase zu kennen.
Ein Wassermolekül besteht aus zwei Wasserstoffatomen (H) und einem Sauerstoffatom (O). Bei der Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff erfolgt eine Reaktion, die zu Wasser (H2O) führt:
Aus der Reaktionsgleichung geht hervor, dass das Verhältnis zwischen Wasserstoff und Sauerstoff in Wasser 2: 1 ist. Das heißt, 2 Wasserstoffmoleküle und 1 Sauerstoffmolekül werden benötigt, um ein Wassermolekül zu bilden.
Wasserstoff und Sauerstoff sind Gase, daher ist es praktisch, ihre Volumina zu verwenden, um die Menge dieser Gase zu berechnen. Nach dem Avogadro-Gesetz nimmt ein Mol eines beliebigen Gases unter normalen Bedingungen (Temperatur 0 ° C und Druck 1 atm) ein Volumen von 22,4 Litern ein.
Somit enthält das Gemisch, das 56 Liter Wasserstoff enthält, 2,5 Mol Wasserstoff (56 Liter / 22,4 Liter / Mol). Außerdem enthält die Mischung 56 Gramm Sauerstoff, was etwa 1,75 Mol Sauerstoff entspricht. In diesem Fall reicht der Wasserstoff in der Mischung aus, um sich vollständig mit dem doppelten Sauerstoffüberschuss zu verbinden.
Chemische Reaktion und Wasserbildung
Die chemische Wechselwirkung zwischen Wasserstoff und Sauerstoff kann Wasser bilden. In diesem Fall führt das Verbrennen einer Mischung, die 56 Liter Wasserstoff und 56 Gramm Sauerstoff enthält, zur Bildung einer bestimmten Wassermenge.
Zuerst müssen Sie die Verbrennungsreaktion von Wasserstoff und Sauerstoff bestimmen:
| Reagens | Molekularformel |
|---|---|
| Wasserstoff | H2 |
| Sauerstoff | O2 |
| Wasser | H2O |
Die Verbrennungsreaktion von Wasserstoff und Sauerstoff kann wie folgt aufgezeichnet werden:
Somit werden 2 Wasserstoffmoleküle und 1 Sauerstoffmolekül benötigt, um ein Wassermolekül zu bilden.
Um die Menge des entstehenden Wassers zu bestimmen, müssen Sie die Menge an Wasserstoff und Sauerstoff in den Motten ausdrücken. Dann berechnen Sie die Wassermenge in Gramm.
1 mol Wasserstoff entspricht einem Gewicht von 2 g, daher sind 56 Liter Wasserstoff (unter Berücksichtigung der Wasserstoffdichte - 0,0899 g / l):
(56 l) * (0,0899 g/l) = 5,0344 g
1 mol Sauerstoff entspricht einem Gewicht von 32 g, so dass 56 Gramm Sauerstoff ausmachen:
56 g * (1 mol / 32 g) = 1,75 mol
Somit werden 1,75 Mol Sauerstoff für die Verbrennungsreaktion mit 5,0344 g Wasserstoff benötigt. Da die Reaktion gemäß der Stöchiometrie 2H verläuft2 + O2 → 2H2O, dann ist das Molverhältnis zwischen Wasserstoff und Sauerstoff 2:1. Das bedeutet, dass in dieser Reaktion 1,75 / 2 = 0,875 Mol Sauerstoff vollständig verbrannt wird.
Die Masse des entstehenden Wassers kann nach der Formel berechnet werden:
Wassermasse = (Anzahl der Wasserstoffmole) * (Molmasse aus Wasser)
Die Molmasse von Wasser (H2O) ist gleich 18 g/mol, daher:
Wassergewicht = (0,875 mol) * (18 g/mol) = 15,75 g
Dadurch entsteht bei der Verbrennung eines Gemisches, das 56 Liter Wasserstoff und 56 Gramm Sauerstoff enthält, 15,75 g Wasser.
Die Menge des entstehenden Wassers
Beim Verbrennen einer Mischung, die 56 Liter Wasserstoff und 56 Gramm Sauerstoff enthält, entsteht Wasser. Um die Wassermenge zu bestimmen, muss ein stöchiometrischer Anteil verwendet werden:
| 2 H2 + O2 → 2 H2O |
Aus der Reaktion ist ersichtlich, dass ein Sauerstoffmolekül (O2) verbindet sich mit zwei Wasserstoffmolekülen (H2) und zwei Wassermoleküle werden gebildet (H2O). Daher ist der Maulwurf H2 und ein Maulwurf O2 sind im Verhältnis 2: 1 verbunden.
Um die Menge des entstehenden Wassers zu berechnen, müssen Sie die Anzahl der Wasserstoff- und Sauerstoffmole kennen:
| 56 liter Wasserstoff = 56/(22.4) = 2.5 mol H2 | 56 gramm Sauerstoff = 56/32 = 1.75 mol O2 |
Da das Verhältnis zwischen der Motte H ist2 und die Motte H2O ist gleich 2: 2, dann beträgt die Anzahl der Mol Wasser 2,5 mol, da Wasserstoff in diesem Fall das Begrenzungsreagens ist.
Um die Masse des entstehenden Wassers zu bestimmen, muss die Molmasse H verwendet werden2O:
| Molmasse H2O = 2 * 1.008 + 16 = 18.016 g/mol |
Jetzt können Sie die Masse des entstehenden Wassers berechnen:
| Masse H2O = Anzahl der Motten H2O * Molmasse H2O = 2.5 * 18.016 = 45.04g |
Somit entsteht beim Verbrennen einer Mischung, die 56 Liter Wasserstoff und 56 Gramm Sauerstoff enthält, 45.04 Gramm Wasser.
