Типовые задачи с решениями Задача № 1

Некоторый газ при 25^оС и давлении 99,3 кПа занимает объем 1,52 мл. Какой объем займет этот газ при н.у.?

Решение:

Для приведения газа к н.у. используем объединенный газовый закон Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

,

где Т_о = 273 К; Т = 273 + t = 273 + 25 = 298 К; Р_о = 101,325 кПа.

Находим ;мл.

Ответ: 136,5 мл.

Задача № 2

Определить относительную плотность по водороду газообразного вещества, 1 г которого при 27^оС и давлении 101656 Па занимает объем 760 мл.

Решение:

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/мольК; Т = 273 + 27 = 300 К.

При выражении газовой постоянной в Дж/мольК, объем газа должен выражаться в м³, а давление в Па: V=760 мл=76010^-6 м³.

Находим молярную массу газа: М = =32,2 г/моль.

Находим плотность этого газа по водороду по формуле:

D(Н₂) = =.

Ответ: 16,1.

Задача № 3

Какой объем оксида углерода(II) окислился кислородом (н.у.), если образовалось 10 л оксида углерода(IV), измеренного при 0С и давлении 1,5 атм.?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции окисления оксида углерода(II):

2СО + О₂ = 2СО₂.

2. Вычисляем количество оксида углерода(IV), используя уравнение Менделеева-Клапейрона. Для расчетов необходимо предварительно исходные данные выразить в единицах СИ:

R=8,31 Дж/мольK; p = 1,5101000= 151,510³ Па; Т = t + 273=273К; V=1010^–3 м³.

n = ;n =

3. Рассчитаем, используя уравнение реакции, количество оксида углерода(II):

; _ n(CO) = 0,668 (моль).

4. Находим объем оксида углерода(II) при н.у.:

V(CO) = n(СО)V_м;

V(CO) = 0,668моль22,4л/моль = 15л.

Ответ: 15 л СО.

Упражнения и задачи для самостоятельного решения

1. Сколько молекул содержится в 100 мл газа при 47^оС и давлении 64848 Па? (Ответ: 1,4710²¹)

2. Какой объем займут 6,0210²⁰ молекул газа при температуре 127^оС и давлении 4 атм.? (Ответ: 8,2 мл)

3. 400 мл двухатомного газа при 27^оС и 133322 Па имеют массу 0,685 г. Определите какой это газ. (Ответ: кислород)

4. Какой объем займет 1 г азота при 273^оС и давлении 26,7 кПа?

(Ответ: 6,07 л)

5. Определите давление, при котором 1 г аммиака при 100^оС займет объем 2 л. (Ответ: 91,2 кПа)

6. Определите молярную массу газа, если 560 мл газа при давлении 1,1 атм и 25^оС имеют массу 1,109 г. (Ответ: 44 г/моль)

7. Вычислите среднюю молярную массу смеси, состоящей из 30% кислорода и 70% оксида азота(I). (Ответ: 40,4 г/моль)

Дополнительные задания

1. Чему равна относительная плотность по гелию газа, плотность которого при нормальных условиях равна 1,429 г/л? (Ответ: 8)

2. В сосуде объемом 40 л находится 77 г углекислого газа под давлением 106,6 кПа. Найдите температуру газа. (Ответ: 20^оС)

Занятие 8. Объемная доля газов в смеси. Молярная доля

 Вопросы для самостоятельной подготовки

1. Закон объемных отношений.

2. Объемная доля ().

3. Молярная доля (N или ).



Типовые задачи с решениями

Задача № 1

Масса 10,75 л смеси водорода и кислорода (н.у.) составляет 2 г. Найдите объемные доли газов в смеси.

Решение:

1. Находим плотность смеси газов:

ρ(смеси) = (г/л);ρ(смеси)== 0,186 г/л.

2. Рассчитываем среднюю молярную массу смеси газов:

М(смеси)=ρ(смеси)V_м;

М(смеси) = 0,186г/л 22,4л/моль = 4,16 (г/моль).

3. Вычисляем объемные доли газов, используя следствие из закона Авогадро:

М(смеси)=φ(Н₂)М(Н₂) + φ(О₂)М(О₂).

Обозначаем φ(Н₂) = Х, а φ(О₂) = 1 – Х;

М(смеси) = Х2+(1–Х)32;

4,16 = Х2 + (1-Х)32;

Х=φ(Н₂)=0,927 или 92,7%; φ(О₂)=7,3%.

Ответ: φ(Н₂)=92,7%, φ(О₂)= 7,3%.

Задача № 2

Плотность смеси кислорода и озона по водороду равна 17. Определите молярную долю кислорода в смеси.

Решение:

1. Находим среднюю молярную массу смеси газов:

М(смеси газов) = 2DН₂;

М(смеси газов) = 217 = 34 г/моль.

2. Определяем количества вещества кислорода в смеси:

М(смеси) = n(O₂)M(O₂) + n(O₃)M(O₃).

Пусть n(O₂) = х моль, тогда n(O₃) = 1 – х;

М(смеси) = 32х + (1 – х) 48 = 34;

х = 0,875 моль.

3. Определяем молярную долю кислорода в смеси:

;

Ответ:N(O₂) = 0,875.

Упражнения и задачи для самостоятельного решения

1. 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)

2. Массовая доля угарного газа СО в его смеси с углекислым газом составляет 40,54%. Найдите объемную долю СО в смеси. (Ответ: 51,7%)

3. Объемная доля хлороводорода в его смеси с хлором составляет 33,95%. Определите массовую долю хлороводорода в этой смеси.

(Ответ: 20,9%)

4. Какова объемная доля СО в смеси с СО₂, если плотность по водороду этой смеси равна 20? (Ответ: 25%)

5. 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)

6. 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%)

7. Смесь оксидов углерода занимает объем 1,68 л (н.у.) и содержит 8,7310²³ электронов. Вычислите объемные доли газов в смеси.

(Ответ: 33,3% СО, 66,7% СО₂)

Дополнительные задания

1. 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)

2. 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)

3. После взрыва 40 мл смеси водорода и кислорода осталось 4 мл водорода. Определите объемные доли газов в исходной смеси.

(Ответ: 60%Н₂; 40% О₂)

4. 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)