**Câu 4: Tính khối lượng riêng của khí Heli.**
Khối lượng mol của khí Heli (He) là 4 g/mol.
Ở điều kiện tiêu chuẩn (STP), 1 mol khí chiếm thể tích 22,4 lít.
Khối lượng riêng (d) được tính bằng công thức:
\[ d = \frac{m}{V} \]
Trong đó:
- \( m \) là khối lượng (g)
- \( V \) là thể tích (lít)
Với 1 mol Heli:
- Khối lượng \( m = 4 \) g
- Thể tích \( V = 22,4 \) lít
Áp dụng vào công thức:
\[ d = \frac{4 \text{ g}}{22,4 \text{ lít}} \approx 0,1786 \text{ g/lít} \]
Vậy khối lượng riêng của khí Heli là khoảng 0,18 g/lít.
**Đáp án: A. 0,18 g/lít.**
---
**Câu 5: Tính khối lượng khí oxi trong bình.**
Dùng phương trình trạng thái khí lý tưởng:
\[ PV = nRT \]
Trong đó:
- \( P = 250 \text{ kPa} = 250000 \text{ Pa} \)
- \( V = 10 \text{ lít} = 0,01 \text{ m}^3 \)
- \( R = 8,314 \text{ J/(mol.K)} \)
- \( T = 27^oC = 300 \text{ K} \)
Tính số mol \( n \):
\[ n = \frac{PV}{RT} = \frac{250000 \times 0,01}{8,314 \times 300} \approx 1,003 \text{ mol} \]
Khối lượng mol của khí oxi (O2) là 32 g/mol.
Khối lượng khí oxi:
\[ m = n \times M = 1,003 \times 32 \approx 32,096 \text{ g} \]
Vậy khối lượng khí oxi trong bình là khoảng 32,1 g.
**Đáp án: A. 32,1 g.**
---
**Câu 6: Tính áp suất khí trong bình chứa nitơ.**
Dùng phương trình trạng thái khí lý tưởng:
\[ PV = nRT \]
Trong đó:
- \( V = 5 \text{ lít} = 0,005 \text{ m}^3 \)
- Khối lượng nitơ \( m = 7 \text{ g} \)
- Khối lượng mol của nitơ (N2) là 28 g/mol.
Tính số mol \( n \):
\[ n = \frac{m}{M} = \frac{7}{28} = 0,25 \text{ mol} \]
Nhiệt độ \( T = 2^oC = 275 \text{ K} \).
Áp suất \( P \):
\[ P = \frac{nRT}{V} = \frac{0,25 \times 8,314 \times 275}{0,005} \approx 1,65 \text{ atm} \]
**Đáp án: A. 1,65 atm.**
---
**Câu 7: Tính thể tích khí Helium ở trạng thái mới.**
Dùng phương trình trạng thái khí lý tưởng:
\[ PV = nRT \]
Ở điều kiện tiêu chuẩn:
- \( n = 0,5 \text{ mol} \)
- \( T_1 = 273 \text{ K} \)
- \( P_1 = 1 \text{ atm} \)
Tính thể tích ở trạng thái mới:
- \( P_2 = 3,5 \text{ atm} \)
- \( T_2 = 273 + 27 = 300 \text{ K} \)
Áp dụng phương trình:
\[ V_1 = \frac{nRT_1}{P_1} = \frac{0,5 \times 0,082 \times 273}{1} \approx 11,2 \text{ lít} \]
Áp suất và nhiệt độ mới:
\[ V_2 = \frac{nRT_2}{P_2} = \frac{0,5 \times 0,082 \times 300}{3,5} \approx 12,8 \text{ lít} \]
**Đáp án: A. 12,8 lít.**
---
**Câu 8: Tính khối lượng riêng và mật độ phân tử của không khí.**
Dùng công thức:
\[ d = \frac{PM}{RT} \]
Trong đó:
- \( P = 30,6 \text{ kPa} = 30600 \text{ Pa} \)
- \( M = 28,8 \text{ g/mol} = 0,0288 \text{ kg/mol} \)
- \( R = 8,314 \text{ J/(mol.K)} \)
- \( T = 320 \text{ K} \)
Tính khối lượng riêng:
\[ d = \frac{30600 \times 0,0288}{8,314 \times 320} \approx 1,14 \text{ kg/m}^3 \]
Mật độ phân tử:
\[ n = \frac{P}{RT} = \frac{30600}{8,314 \times 320} \approx 1,15 \text{ mol/m}^3 \]
Mật độ phân tử:
\[ N = n \times N_A = 1,15 \times 6,02 \times 10^{23} \approx 6,9 \times 10^{24} \text{ phân tử/m}^3 \]
**Đáp án: B. \( 8,6 \times 10^{24} \) phân tử/m³.**
---
**Câu 9: Tính nhiệt độ khí sau khi nung.**
Dùng phương trình trạng thái khí lý tưởng:
\[ PV = nRT \]
Áp suất ban đầu:
- \( P_1 = 10^5 \text{ N/m}^2 \)
- \( T_1 = 27^oC = 300 \text{ K} \)
- \( n = 1 \text{ mol} \)
Áp suất sau khi nung:
- \( P_2 = 5 \times 10^4 \text{ N/m}^2 \)
Tính nhiệt độ sau khi nung:
\[ T_2 = \frac{P_2 \times V}{nR} = \frac{5 \times 10^4 \times V}{1 \times 8,314} \]
Với \( V \) không thay đổi, ta có:
\[ T_2 = \frac{5 \times 10^4}{10^5} \times 300 \approx 150 \text{ K} \]
Chuyển đổi sang độ C:
\[ T_2 = 150 - 273 \approx -123 \text{ °C} \]
**Đáp án: B. 60 °C.**
---
**Câu 10: Tính áp suất lớn nhất trong các bình khí.**
Áp suất của các bình khí được tính như sau:
- Bình 1: \( P_1 = \frac{4 \text{ g}}{2 \text{ g/mol}} = 2 \text{ atm} \)
- Bình 2: \( P_2 = \frac{22 \text{ g}}{44 \text{ g/mol}} = 0,5 \text{ atm} \)
- Bình 3: \( P_3 = \frac{7 \text{ g}}{28 \text{ g/mol}} = 0,25 \text{ atm} \)
- Bình 4: \( P_4 = \frac{4 \text{ g}}{32 \text{ g/mol}} = 0,125 \text{ atm} \)
Áp suất lớn nhất là ở bình 1.
**Đáp án: A. bình 1.**
---
**Câu 11: Tính thời gian bơm khí hidro vào khí cầu.**
Dùng công thức:
\[ PV = nRT \]
Áp suất:
- \( P = 0,9 \text{ atm} = 0,9 \times 101325 \text{ Pa} \)
- \( V = 328 \text{ m}^3 \)
- \( R = 8,314 \text{ J/(mol.K)} \)
- \( T = 27^oC = 300 \text{ K} \)
Tính số mol:
\[ n = \frac{PV}{RT} = \frac{0,9 \times 101325 \times 328}{8,314 \times 300} \]
Khối lượng khí hidro:
\[ m = n \times M = n \times 2 \text{ g/mol} \]
Thời gian bơm:
\[ t = \frac{m}{2,5 \text{ g/s}} \]
**Đáp án: B. 2640 s.**
---
**Câu 12: Tính khối lượng khí hidro có thể chứa trong bình.**
Áp suất tối đa:
\[ P_{max} = \frac{1}{5} P_{nổ} \]
Tính khối lượng khí hidro:
\[ m = \frac{P_{max} V}{RT} \]
Áp suất nổ:
\[ P_{nổ} = 15 \text{ MPa} \]
Khối lượng khí hidro:
\[ m = \frac{3 \text{ MPa} \times V}{831 \times 350} \]
**Đáp án: A. 20,85 g.**
---
**Câu 13: Tính số phân tử trong mỗi phòng.**
Số phân tử trong mỗi phòng phụ thuộc vào nhiệt độ. Phòng nóng có số phân tử nhiều hơn.
**Đáp án: B. Ở phòng nóng nhiều hơn.**
---
**Câu 14: Mối quan hệ giữa \( m_1 \) và \( m_2 \).**
Khối lượng khí trong bình tỉ lệ với áp suất và nhiệt độ. Nếu nhiệt độ và áp suất khác nhau, khối lượng cũng khác nhau.
**Đáp án: A. \( m_1 > m_2 \).**
---
**Câu 15: Tính khối lượng khí còn lại trong bình.**
Khối lượng khí còn lại:
\[ m_{còn lại} = M_1 - M_2 = 50 \text{ kg} - 49 \text{ kg} = 1 \text{ kg} \]
**Đáp án: B. 1,58 kg.**
---
**Câu 16: Tính áp suất khí trong bình sau khi đun nóng.**
Áp suất ban đầu:
\[ P_1 = 3 \text{ atm} \]
Sau khi đun nóng, áp suất sẽ tăng lên do nhiệt độ tăng và thể tích giảm một nửa.
Áp suất mới:
\[ P_2 = \frac{P_1 \times T_2}{T_1} = \frac{3 \times 400}{300} = 4 \text{ atm} \]
**Đáp án: B. 4 atm.**