Типовые задачи с решениями Задача № 1
Некоторый газ при 25 о С и давлении 99,3 кПа занимает объем 1,52 мл. Какой объем займет этот газ при н.у.?
Для приведения газа к н.у. используем объединенный газовый закон Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:
где То = 273 К; Т = 273 + t = 273 + 25 = 298 К; Ро = 101,325 кПа.
Ответ: 136,5 мл.
Задача № 2
Определить относительную плотность по водороду газообразного вещества, 1 г которого при 27 о С и давлении 101656 Па занимает объем 760 мл.
Для нахождения относительной плотности газа надо знать молярные массы: м(газа) и м(н2).
Молярную массу газа найдем из уравнения Менделеева-Клапейрона: отсюда .
Газовая постоянная R = 8,31 Дж/мольК; Т = 273 + 27 = 300 К.
При выражении газовой постоянной в Дж/мольК, объем газа должен выражаться в м 3 , а давление в Па: V=760 мл=76010 -6 м 3 .
Находим молярную массу газа: М = =32,2 г/моль.
Находим плотность этого газа по водороду по формуле:
Ответ: 16,1.
Какой объем оксида углерода(II) окислился кислородом (н.у.), если образовалось 10 л оксида углерода(IV), измеренного при 0С и давлении 1,5 атм.?
Запишем уравнение реакции окисления оксида углерода(II):
Вычисляем количество оксида углерода(IV), используя уравнение Менделеева-Клапейрона. Для расчетов необходимо предварительно исходные данные выразить в единицах СИ:
R=8,31 Дж/мольK; p = 1,5101000= 151,510 3 Па; Т = t + 273=273К; V=1010 –3 м 3 .
Рассчитаем, используя уравнение реакции, количество оксида углерода(II):
Находим объем оксида углерода(II) при н.у.:
V(CO) = n(СО)Vм;
V(CO) = 0,668моль22,4л/моль = 15л.
Ответ: 15 л СО.
Упражнения и задачи для самостоятельного решения
Сколько молекул содержится в 100 мл газа при 47 о С и давлении 64848 Па? (Ответ: 1,4710 21 )
Какой объем займут 6,0210 20 молекул газа при температуре 127 о С и давлении 4 атм.? (Ответ: 8,2 мл)
400 мл двухатомного газа при 27 о С и 133322 Па имеют массу 0,685 г. Определите какой это газ. (Ответ: кислород)
Какой объем займет 1 г азота при 273 о С и давлении 26,7 кПа?
(Ответ: 6,07 л)
Определите давление, при котором 1 г аммиака при 100 о С займет объем 2 л. (Ответ: 91,2 кПа)
Определите молярную массу газа, если 560 мл газа при давлении 1,1 атм и 25 о С имеют массу 1,109 г. (Ответ: 44 г/моль)
Вычислите среднюю молярную массу смеси, состоящей из 30% кислорода и 70% оксида азота(I). (Ответ: 40,4 г/моль)
Дополнительные задания
Чему равна относительная плотность по гелию газа, плотность которого при нормальных условиях равна 1,429 г/л? (Ответ: 8)
В сосуде объемом 40 л находится 77 г углекислого газа под давлением 106,6 кПа. Найдите температуру газа. (Ответ: 20 о С)
Занятие 8. Объемная доля газов в смеси. Молярная доля
Вопросы для самостоятельной подготовки
Закон объемных отношений.
Объемная доля ().
Молярная доля (N или ).
Типовые задачи с решениями
Масса 10,75 л смеси водорода и кислорода (н.у.) составляет 2 г. Найдите объемные доли газов в смеси.
Находим плотность смеси газов:
ρ(смеси) = (г/л);ρ(смеси)= = 0,186 г/л.
Рассчитываем среднюю молярную массу смеси газов:
М(смеси) = 0,186г/л 22,4л/моль = 4,16 (г/моль).
Вычисляем объемные доли газов, используя следствие из закона Авогадро:
Обозначаем φ(Н2) = Х, а φ(О2) = 1 – Х;
М(смеси) = Х2+(1–Х)32;
Плотность смеси кислорода и озона по водороду равна 17. Определите молярную долю кислорода в смеси.
Находим среднюю молярную массу смеси газов:
М(смеси газов) = 2DН2;
М(смеси газов) = 217 = 34 г/моль.
Определяем количества вещества кислорода в смеси:
Пусть n(O2) = х моль, тогда n(O3) = 1 – х;
М(смеси) = 32х + (1 – х) 48 = 34;
х = 0,875 моль.
Определяем молярную долю кислорода в смеси:
Ответ:N(O2) = 0,875.
Упражнения и задачи для самостоятельного решения
Смесь 11,2 л (н.у.) аммиака и водорода имеет массу 5,5 г. Определите объемную и массовую долю аммиака в этой смеси. (Ответ: 0,6; 0,927)
Массовая доля угарного газа СО в его смеси с углекислым газом составляет 40,54%. Найдите объемную долю СО в смеси. (Ответ: 51,7%)
Объемная доля хлороводорода в его смеси с хлором составляет 33,95%. Определите массовую долю хлороводорода в этой смеси.
Какова объемная доля СО в смеси с СО2, если плотность по водороду этой смеси равна 20? (Ответ: 25%)
1 л смеси угарного газа и углекислого при н.у. имеет массу 1,43 г. Определите состав смеси в объемных долях. (Ответ: 75% СО, 25% СО2)
К 50 мл смеси СО и СО2 добавили 50 мл кислорода, смесь сожгли, после чего ее объем, приведенный к нормальным условиям, составил 90 мл. Найдите объемную долю СО2 в исходной смеси. (Ответ: 60%)
Смесь оксидов углерода занимает объем 1,68 л (н.у.) и содержит 8,7310 23 электронов. Вычислите объемные доли газов в смеси.
(Ответ: 33,3% СО, 66,7% СО2)
Дополнительные задания
Вычислите объем углекислого газа, который добавили к 5,6 л оксида углерода(II) (н.у.), если известно, что число электронов в полученной смеси стало в 14,5 раз больше числа Авогадро. (Ответ: 11,2 л)
При сжигании 3,28 г смеси этана, этена и этина образовалось 5,376 л СО2 (н.у.). Сколько г воды при этом получилось? (Ответ: 3,6 г)
После взрыва 40 мл смеси водорода и кислорода осталось 4 мл водорода. Определите объемные доли газов в исходной смеси.
Через избыток известковой воды пропустили смесь газов объемом 5 л (н.у.), состоящую из СО, СО2 и азота. При этом образовался осадок массой 5 г. Оставшуюся смесь газов пропустили над нагретым оксидом железа(Ш) и получили железо массой 5,6 г. Каковы объемные доли газов в исходной смеси? (Ответ: 22,4% СО2; 67,3% СО; 10,3% N2)