Какой объем займет при температуре 20 и давлении 250 кпа

Какой объем займет при температуре 20 и давлении 250 кпа

Основные понятия и законы химии (стр. 4 )

где ν = V / VM = 30/22,4 = 1,34 моль.

m ( N 2 ) = M ( N 2 ) ∙ ν ( N 2 ),

m ( N 2 ) = 28 ∙ 1,34 = 37,52 г.

Ответ: 30 л азота при нормальных условиях имеют массу 37,52 г.

Задача 4. Какой объем займет при температуре 20оС и давлении 250 кПа амммиак массой 51 г?

Решение. Объем аммиака при нормальных условиях найдем по формуле

Определяем количество вещества аммиака:

ν ( NH 3 )= m / M ( NH 3 ) = 51/17 = 3 моль .

Тогда V о = VM ∙ ν( NH 3 ) = 22,4 ∙ 3 = 67,2 л .

выведем из нее формулу для расчета объема газа при условиях, отличных от нормальных:

V(NH3) = PoVo T / To P.

Подставляем данные из условия задачи: единицы измерения давления и объема можно оставить без изменения; температуру перевести в абсолютные значения по шкале Кельвина: Т = 273 + 20 = 293 К:

V(NH3) = 101,3 ∙67,3 ∙293 / 250 ∙273 = 29,2 л.

Ответ. При данных условиях 51 г аммиака занимают объем 29,2 л.

Задача 5. При температуре 25оС и давлении 99,3 кПа некоторое количество газа занимает объем 152 мл. Определить, какой объем займет это же количество газа при 0оС и давлении 101,3 кПа.

Решение. Воспользуемся уравнением, которое объединяет газовые законы Бойля-Мариотта и Гей-Люссака

Выведем из него формулу для расчета объема газа при нормальных условиях V о = PV То/ Po T .

Подставляем данные задачи в это уравнение: единицы измерения давления и объема можно оставить без изменения, температуру перевести в абсолютные значения по шкале Кельвина: Т = 273 + 25 = 298 К, тогда

V о = 99,3 кПа ∙152 мл ∙273 К/101,3 кПа∙298 К = 136,5 мл.

Ответ: при н. у. (давление 101,3 кПа и температура 0oС) объем 152 мл газа будет составлять 136,5 мл.

Задача 6. Определить плотность бромоводорода по водороду и по воздуху.

Решение. Для нахождения относительной плотности газа необходимо знать молярные массы этих газов:

М(НВ r ) = 81 г/моль, М(Н2) = 2 г/моль.

Воздух — это смесь газов, в основном кислорода и азота. Зная объемные доли этих газов в воздухе, можно рассчитать его среднюю молярную массу. Обычно она принимается равной 29 г/моль.

Определяем относительную плотность бромоводорода по воздуху:

DH 2 (НВ r ) = M (НВ r )/ M (Н2);

DH 2 (НВ r ) = 81/2 = 40,5.

Находим плотность бромоводорода по воздуху:

D возд (НВ r ) = M (НВ r )/ M (возд);

D возд (НВ r ) = 81/29 =2,8.

Ответ. Плотность бромоводорода по водороду равна 40,5, плотность бромоводорода по воздуху равна 2,8.

Задача 7. Имеется газовая смесь, содержащая 35 %(по массе) водорода и 65 % азота. Определить объемные доли газов в смеси.

Решение. Пусть масса газовой смеси равна 100 г, тогда массы и количества веществ водорода и азота будут равны:

m ( H 2 ) = m (см)∙ ω ( H 2 ) = 100∙0,35 = 35 г;

m ( N 2 ) = m (см)∙ ω ( N 2 ) = 100∙0,65 = 65 г;

ν ( H 2 ) = m ( H 2 ) / M ( H 2 ) = 35/2 = 17,5 моль ;

ν ( N 2 ) = m ( N 2 ) / M ( N 2 ) = 65/28 = 2,32.

Пусть молярный объем газов при тех условиях, при которых находится смесь, равен V М = 22,4 л/моль. Тогда объемы газов в смеси составят:

V (Н2) = VM ∙ ν ( H 2 ) = 17,5 VM ;

V ( N 2 ) = VM ∙ ν ( N 2 ) = 2,32 VM .

Если газы не вступали в химическое взаимодействие, то объем газовой смеси будет равен сумме объемов этих газов:

V см = V (Н2) + V ( N 2 ) = 17,5 · VM + 2,32 · VM = 19,82 · VM (л).

Определяем объемные доли газов:

φ(Н2) = V (Н2) / V см = (17,5· VM ) / (19,82 · VM ) = 0,883 или 88,3 %;

φ( N 2 ) = V ( N 2 ) / V см = (2,32· VM ) / (19,82 · VM ) = 0,117 или 11,7 %.

Ответ. Объемные доли газов в смеси составляют: 88,3 % водорода и 11,7 % азота.

Для вычисления молярных масс используют также у р а в н е н и е с о с т о я н и я и д е а л ь н о г о г а з а — уравнение Менделеева-Клапейрона:

где Р — давление газа, Па;

m — масса газа, г; М — молярная масса газа, г/моль;

R — универсальная газовая постоянная, Дж/(моль∙К;

Т — абсолютная температура, К.

ВЫЧИСЛЕНИЯ ПО УРАВНЕНИЮ МЕНДЕЛЕЕВА-КЛАПЕЙРОНА

Пример 1. Вычислить массу 2 л водорода, который находится при 17оС и давлении 95 кПа.

Решение. Из уравнения Менделеева-Клапейрона следует, что масса газа будет определяться по формуле

причем в системе СИ газовая постоянная равна 8,314 Дж/моль∙К, тогда давление нужно выразить в паскалях, а объем в метрах кубических:

Р = 95000 Па, V = 2∙10-3 м3, Т = 273 + 17 = 290 К, М(Н2) = 2 г/моль.

Подставляем эти значения

m = 95∙103 ∙2 ∙10∙-3∙2/8.314 ∙ 290 = 0.2958 (г).

Ответ: масса двух литров водорода равна 0,2958 г.

Пример 2. Масса 344 мл газа при 42оС и 772 мм рт. ст. равна 0,866 г. Вычислить молярную массу газа.

Решение. Используя уравнение Менделеева-Клапейрона, выведем формулу для расчета молярной массы

Объем необходимо выразить в метрах кубических: V = 0,344∙10-3 м3, давление в паскалях, для этого сделать расчет:

760 мм рт. ст. — 101 300 Па

отсюда Р = 772 ∙101 300 / 760 = 102 899 Па.

Подставляем найденные значения

М = 0,866 ∙ 8,314 ∙ 315/ 102 899 ∙ 0,344 ∙10-3 ≈ 64 г/моль

Ответ: молярная масса газа составляет 64 г/моль.

Проектное задание. При разложении карбоната кальция выделилось 11,2 л углекислого газа. Определить, чему равна масса гидроксида калия, необходимая для связывания выделившегося газа в карбонат.

Тест рубежного контроля № 2.

Тест содержит 6 заданий, на выполнение которых отводится 15 минут. Выберите наиболее правильный, по Вашему мнению, вариант ответа и отметьте его в бланке ответов любым значком (правильных ответов может быть несколько!)

1. Взаимодействуют 2 г водорода и 14 г кислорода. О реагентах можно сказать, что:

г) Реагенты в эквивалентных количествах

2. Сумма коэффициентов реакции Al ( OH )3 + HCl à равна:

(закончить, уравнять и выбрать правильное)

3. Используя уравнение Менделеева-Клапейрона указать изменение каких величин при постоянстве остальных может увеличить давление газа

а) увеличение объема

б) уменьшение массы

в) увеличение температуры

г) уменьшение объема

4. Один грамм какого из газов занимает наибольший объем?

5. Какова молекулярная формула соединения азота с кислородом, если плотность этого газа по водороду равна 15.

6. Смешали равные объемы водорода и хлора. Как изменится объем смеси после протекания реакции:

б) увеличится в два раза

в) уменьшится в два раза

г) увеличится в четыре раза

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. «Общая химия», Москва, издательство «ИНТЕГРАЛ-ПРЕСС», 2007 г. и другие годы издания.

2. «Задачи и упражнения по общей химии», Москва, издательство «Интеграл-Пресс», 2004.

3. , , «Курс общей химии», Москва, издательство «Высшая школа», 1990 г.

4. Угай и неорганическая химия.- М.: Высшая школа. 2002.

Источник

Какой объем займет при температуре 20 и давлении 250 кпа

Молярный объем газа равен отношению объема газа к количеству вещества этого газа, т.е.

где Vm — молярный объем газа — постоянная величина для любого газа при данных условиях;

n(X) — количество вещества газа Х.

Молярный объем газов при нормальных условиях (нормальном давлении рн = 101 325 Па ≈ 101,3 кПа и температуре Тн =273,15 К ≈ 273 К) составляет Vm = 22,4 л/моль.

Законы идеальных газов

В расчетах, связанных с газами, часто приходится переходить от данных условий к нормальным или наоборот. При этом удобно пользоваться формулой, следующей из объединенного газового закона Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

Где p -давление; V — объем; Т- температура вшкале Кельвина; индекс «н» указывает на нормальные условия.

Объемная доля

Состав газовых смесей часто выражают при помощи объемной доли — отношения объема данного компонента к общему объему системы, т.е.

где φ(Х) — объемная доля компонента Х;

V(X) — объем компонента Х;

Объемная доля — безразмерная величина, её выражают в долях от единицы или в процентах.

Какой объем займет при температуре 20°С и давлении 250 кПа аммиак массой 51 г?

1. Определяем количество вещества аммиака:

2. Объем аммиака при нормальных условиях составляет:

3. Используя формулу (3), приводим объем аммиака к данным условиям (температура Т = (273 + 20) К = 293 К):

Определите объем, который займет при нормальных условиях газовая смесь, содержащая водород, массой 1,4 г и азот, массой 5,6 г.

1. Находим количества вещества водорода и азота:

2. Так как при нормальных условиях эти газы не взаимодействуют между собой, то объем газовой смеси будет равен сумме объемов газов, т.е.

Ответ: V(смеси) = 20,16 л.

Закон объемных отношений

Как решить задачу с использованием «Закона объемных отношений»?

Закон объемных отношений:

объемы газов, участвующих в реакции, относятся друг к другу как небольшие целые числа, равные коэффициентам в уравнении реакции.

Коэффициенты в уравнениях реакций показывают числа объемов реагирующих и образовавшихся газообразных веществ.

Вычислите объем воздуха, необходимый для сгорания 112 л ацетилена.

1. Составляем уравнение реакции:

2. На основании закона объемных отношений вычисляем объем кислорода:

112 / 2 = Х / 5, откуда Х = 112 · 5 / 2 = 280л

Источник

Какой объем займет при температуре 20 и давлении 250 кпа

Задачи по физике — это просто!

Вспомним

1). Если масса газа не меняется:

2). Формулы газовых законов:

3). Если в условиях задачи задан переход из состояния p1V1T1 в состояние p2V2T2, используем формулу:

При этом, если один из параметров const, его можно сократить, и тогда мы получаем одну из формул газовых законов.

3). Если в условиях задачи известны только 2 параметра из трех (p,V,T), используем формулу:

Не забываем

Решать задачи надо всегда в системе СИ!

А теперь к задачам!

Типовые задачи из курса школьной физики по термодинамике на вычисление макропараметров (p,V,T) газа.

Задача 1

Найти массу природного горючего газа объемом 64 м 3 , считая, что объем указан при нормальных условиях. Молярную массу природного газа считать равной молярной массе метана (СН4).

Задача 2

Воздух объемом 1,45 м 3 , находящийся при температуре 20 o C и давлении 100 кПа, превратили в жидкое состояние. Какой объем займет жидкий воздух, если его плотность 861 кг/м 3 ?

Задача 3

Какое количество вещества содержится в газе, если при давлении 200 кПа и температуре 240 К его объем равен 40 литров?

Задача 4

В одинаковых баллонах при одинаковой температуре находятся водород (H2) и углекислый газ (CO2). Массы газов одинаковы. Какой из газов и во сколько раз производит большее давление на стенки баллона?

Задача 5

Газ при давлении 0,2 МПа и температуре 15 о С имеет объем 5 литров. Чему равен объем газа этой массы при нормальных условиях?

Задача 6

При температуре 27 о С давление газа в закрытом сосуде было 75 кПа. Каким будет давление при температуре -13 о С?

Задача 7

В баллоне находится газ под давлением.

Определить, какой объем занимал бы этот газ при нормальных условиях (t=0 o C, давление 101 325 Па), если известны объем баллона — V1, температура газа в баллоне — t1, давление газа в баллоне — p1.

Задача 8

Определить давление сжатого воздуха в баллоне, если известны вместимость баллона, температура и масса газа.

Задача 9

В баллоне находится смесь газов (гелий и аргон). Определить давление смеси газов на стенки сосуда, если известны вместимость баллона, температура смеси и масса каждого газа.

Задача 10

Определить молярную массу газа, если известна его плотность и температура при нормальном атмосферном давлении.

Задача 11

Баллон заполнен газом, известны вместимость баллона — V1, температура газа — t1 и давление газа — p1. Какой объем занимал бы этот газ при нормальных условиях (температура t2=0 o C, давление р2= 101 325 Па)?

Задача 12

Определить температуру газа по шкале Цельсия, если объем 4 молей газа при давлении 100 кПа составляет 20 литров.

Задача 13

Определить массу воздуха объемом 40 литров при нормальном атмосферном давлении (101325 Па) и температуре 20 o C.

Источник

Источник