5. Закон Дальтона (закон парциальных давлений).

Парциальным давлением (p^o) газа в смеси называется давление, которое производил бы этот газ, занимая при тех же физических условиях объем всей газовой смеси.

Согласно закону: общее давление смеси газов, не вступающих друг с другом в химическое взаимодействие, равно сумме парциальных давлений газов, составляющих смесь.

Задачи

1. (Р.77) При н.у. масса 0,5×10^-3 м³ газа равна 1,806*10×^-3 кг. Определите плотность газа по диоксиду углерода СО₂ и метану СН₄, а также молекулярную массу газа.

Ответ: 1,84, 5,05, 80,9 × 10^-9 кг.

2. (Р.83) Объем резиновой камеры автомобильной шины равен 0,025 м³, давление в ней 5,0665 × 10⁵ Па. Определите массу воздуха, находящегося в камере, при 20°С.

Ответ: 0,15 кг.

3. (Р.86) Определите массу паров толуола в помещении объемом 30 м³ при 25°С. Давление паров толуола при этой температуре равно 2972 Па.

Ответ: 3,31 кг.

4. (Р.88) Определите массу 10^-3 м³ газовой смеси, содержащей (по объему) 50 % водорода и 50 % диоксида углерода (н.у.).

Ответ: 1,02 × 10^-3 кг.

5. (Р.89) Газ (н.у.) занимает объем 1 м³. При какой температуре объем газа утроится, если давление газа не меняется?

Ответ: 819 К.

6. (Р.92) Какую массу СаСО₃ надо взять, чтобы получить при его прокаливании диоксид углерода, занимающий объем 25 × 10^-6 м³ при 15°С и давлении 104000 Па?

Ответ: 0,109 × 10^-3 кг.

7. (Р.94) Из 5 × 10^-3 кг хлората калия КСlО₃ было получено 0,7 × 10^-3 м³ кислорода, измеренного при 20°С и давлении 111900 Па. Определите массовую долю примесей в хлорате калия.

Ответ: 48 %.

8. (С.1) Будет ли одинаковым количество молекул в равных объемах водорода и кислорода: а) при нормальных условиях; б) при температуре 25°С и давлении 1 атм; в) если условия, при которых измерены объемы водорода и кислорода, различны?

9. (С.9) При какой температуре 1 л хлора будет весить 1 г, если давление равно 1 атм?

Ответ: 863 К.

10. (С.15) Сосуд емкостью 112 л, заполненный воздухом под давлением 1 атм, весит 2,5 кг. Каков будет вес этого сосуда, если его наполнить хлором под давлением 5 атм?

Ответ: 4,13 кг.

11. (С.32) Литр одного газа, взятого при нормальных условиях, весит 1,43 г, второго – 0,09 г. Найдите число молекул во взятых объемах газа. Исключите лишние данные из задачи. Проведите расчет.

Ответ: 2,69 × 10²².

12. (С.35) Сколько молекул азота и кислорода будет находиться при нормальных условиях в 896 мл газовой смеси, состоящей по объему 50 % азота и 50 % кислорода? Исключите лишние данные из задачи. Проведите расчет.

Ответ: 2,41 × 10²².

13. (С.60) Определите плотность смеси окиси и двуокиси углерода по водороду, если известно, что окись углерода составляет 20 % по объему. Найдите массу 1 л такой смеси при температуре 27°С и давлении 1 атм.

Ответ: 20,4, 1,66 г.

14. (С.68) Объем смеси окиси углерода с кислородом равен 200 мл. После сгорания всей окиси углерода за счет находившегося в смеси кислорода и приведения объемов газов к первоначальным условиям было получено 150 мл новой смеси газов. Определите в процентах объемный состав исходной смеси.

Ответ: 50 %.

15. (С.76) Смесь водорода с азотом, объем которой измерен при определенных условиях, сожгли в избытке кислорода. После окончания реакции и приведения газов к первоначальным условиям (вода сконденсировалась) уменьшение объема газов оказалось равным объему исходной смеси водорода с азотом. Определите объемной соотношение газов в смеси.

Ответ: 2 : 1.

16. (С.92) В замкнутом сосуде имеется 100 молей азота и водорода в отношении 1:3. Давление смеси 300 атм. Определите состав и давление смеси после того, как 10 % азота вступили в реакцию и газы приведены к первоначальной температуре.

Ответ: 285 атм.

17. (С.100) В замкнутом сосуде при температуре 0°С находилось 3 л кислорода и 4 л водорода. Как изменится давление в сосуде, если одно из веществ прореагирует полностью, после чего будет восстановлена первоначальная температура?

Ответ: в 7 раз.

18. (П.122) Какой из благородных газов находится в смеси с аммиаком, если известно, что при нормальном давлении и 80°С ее плотность равна 0,5165 г/л?

Ответ: Не.

19. (П.130) В смеси аммиака и азота число атомов в 3,4 раза больше числа молекул. Выясните относительную плотность этой газовой смеси по воздуху.

Ответ: 0,700.

20. (Г.21) Даны 480 л газа при 17°С и 104 кПа. Приведите объем газа к нормальным условиям: 0°С и 101,3 кПа.

Ответ: 464 л.

21. (Г.25) Даны 8 л газа при –23°С. При какой температуре объем газа станет равным 10 л, если давление останется неизменным?

Ответ: 39,5°С.

22. (Г.27) В закрытом баллоне находится газ при температуре –3°С под некоторым давлением. До какой температуры должен быть нагрет газ, чтобы давление внутри баллона выросло на 20 %?

Ответ: 51°С.

23. (Г.41) Баллон вместимостью 10 л содержит при 27°С моль кислорода. Вычислите давление кислорода в баллоне.

Ответ: 249 кПа.

24. (Г.42) В закрытом баллоне вместимостью 40 л находится 77 г СО₂. Манометр, присоединенный к баллону, показывает давление 106,6 кПа. Вычислите температуру газа.

Ответ: 20,2°С.

25. (Г.56) Из 3 г смеси СаСО₃ и MgCО₃ получено 760 мл СО₂ (при 20°С и 99,7 кПа). Вычислите количественное соотношение СаСО₃ и MgCО₃.

Ответ: 4:1.

26. (Г.58) Соединение содержит 46,15 % углерода, остальное – азот. Плотность по воздуху равна 1,79. Найдите истинную формулу соединения.

Ответ: C₂N₂.

27. (Г.67) При сжигании некоторого соединения азота с водородом полечено из 0,24 г Н₂О и 168 мл азота (при 0°С и 101,3 кПа). Плотность пара азотсодержащего вещества по воздуху 1,1. Какова истинная формула вещества?

Ответ: N₂H₄.

28. (Г.128) Сколько молекул содержится в 1 мл любого газа, измеренного при нормальных условиях (при 0°С и 101,3 кПа)?

Ответ: 2,7 × 10¹⁹.

29. (Г.136) Сколько лет потребуется для того, счтобы пересчитать число молекул, которое содержится в 1 г воды, если отсчитывать по одной молекуле в секунду? (Считать год равным 365 дням).

Ответ: 1,06 × 10¹⁵.

30. (Р.96) При 0°С в сосуде объемом 14 × 10^–3 м³ содержится 0,8 × 10^–3 кг водорода и 6,30 × 10^–3 кг азота. Определите парциальное давление азота и общее давление смеси.

Ответ: 36479,43; 101331,75 Па.

31. (Р.97) В газометре над водой при 20°С и давлении 98500 Па находится 8 × 10^–3 м³ кислорода. Давление водяного пара при 20°С равно 2335 Па. Какой объем (н.у.) займет кислород, находящийся в газометре?

Ответ: 7,07 × 10^–3 м³.

32. (Р.98) Газовая смесь состоит из 5 × 10^–3 м³ азота, находящегося под давлением 95940 Па, и 3 × 10^–3 м³ кислорода. Объем смеси 8 × 10^–3 м³. Общее давление газовой смеси 104200 Па. Под каким давлением взят кислород?

Ответ: 117967 Па.

33. (Р.99) 0,2 × 10^–3 м³ водорода собраны над водой при 33°С и давлении 96000 Па. Определите объем сухого водорода (н.у.). упругость насыщенного водяного пара при 33°С равна 5210 Па.

Ответ: 1,59 × 10^–4 м³.

34. (Р.100) В газонаполненных лампах содержится смесь газов, имеющая объемный состав: 86 % Ar и 14 % N₂. Рассчитайте парциальное давление каждого из газов, если общее давление равно 39990 Па.

Ответ: 34391,4; 5598,6 Па.

35. (Р.101) Водород объемом 3 × 10^–3 м³ находится под давлением 100500 Па. Какой объем аргона под таким же давлением надо прибавить к водороду, чтобы при неизменном общем давлении парциальное давление аргона в смеси стало равным 83950 Па?

Ответ: 15,2 × 10^–3 м³.

36. (Р.102) Газовая смесь составлена из 5 × 10^–3 м³ метана под давлением 96000Па, 2 × 10^–3 м³ водорода под давлением 84000Па и 3 × 10^–3 м³ диоксида углерода под давлением 109000Па. Объем смеси 8 × 10^–3 м³. Определите парциальные давления газов в смеси и общее давление смеси.

Ответ: 60000; 21000; 40875; 121875 Па.

37. (Р.104) Равновесная смесь CO + Cl₂ « COCl₂, содержащая 0,7 кмоль СО, 0,2 кмоль Cl₂ и 0,5 кмоль COCl₂, находится под давлением 10⁵ Па. Найдите парциальные давления газов в смеси.

Ответ: 50000; 14300; 35700 Па.

38. (Р.105) В закрытом сосуде объемом 6 × 10^–3 м³ находится при 10°С смесь, состоящая из 8,8 × 10^–3 кг диоксида углерода, 3,2 × 10^–3 кг кислорода и 1,2 × 10^–3 кг метана. Вычислите общее давление газовой смеси, парциальные давления газов и их объемные доли (%).

Ответ: 147061,00; 78432,51; 39216,25; 29412,19 Па; 53,33; 26,67; 20 %.

39. (Г.69) Смешаны 4 г СН₄ и 24 г О₂. Выразите состав газовой смеси в процентах по объему.

Ответ: 25 и 75 %.

40. (Г.70) Смешаны при нормальных условиях 56 л СН₄ и 112 л О₂. Выразите состав газовой смеси в процентах по массе.

Ответ: 20 и 80 %.

41. (Г.71) Вычислите парциальные давления кислорода азота и кислорода в воздухе, приняв давление воздуха 101,3 кПа (воздух содержит 21 % О₂ и 78 % N₂ по объему).

Ответ: 21,3; 79 кПа.

42. (Г.72) Вычислите процентное содержание кислорода и азота в воздухе по массе. Масса 1 л воздуха (0°С и 101,3 кПа) составляет 1,293 г.

Ответ: 23,2 и 75,5 %.

43. (Г.75) Вычислите массу 70 мл кислорода, собранного над водой при 7°С и 102,3 кПа. Давление пара воды при той же температуре равно 1 кПа.

Ответ: 97,5 мг.

44. (Г.76) Какой объем займут 0,12 г кислорода, если собрать газ над водой при 14°С и 102,4 кПа. Давление пара воды при той же температуре составляет 1,6 кПа.

Ответ: 88,7 мл.

45. (Г.81) Сколько молей кислорода и азота содержится в аудитории размером 6´8´5 м при 22°С и 100,0 кПа?

Ответ: 2055 и 7635 моль.

46. (Г.83) В камеру вместимостью 1 м³ заключили 15 моль N₂, 25 моль СО₂ и 10 моль О₂. Вычислите: а) общее давление смеси газов при 27°С; б) процентный состав смеси по массе; в) процентный состав смеси по объему; г) парциальное давление каждого из газов при заданной температуре.

Ответ: 125 кПа; 22,8; 59,8; 17,4 %; 30; 50 и 20 %; 37,4; 62,3; 24,9 кПа.

47. (Г.85) В каком объеме воздуха (0°С и 101,3 кПа) содержится 1 мг аргона? Воздух содержит 0,93 % аргона по объему.

Ответ: 60 мл.