LISTA 6. Gazy. Jednostki ciśnienia. Podstawowe prawa gazowe. Ciśnienie
parcjalne.
Literatura:
1. W. Ufnalski, Podstawy obliczeń chemicznych z programami
komputerowymi, WNT Warszawa 1999 Rozdz. 3.2 - 3.3 str. 55 - 67,
Rozdz. 5.1.3 (100 -105), 5.2.5 (125-130)
2. L. Jones, P. Atkins, “Chemia ogólna”, PWN Warszawa 2004,
Rozdz.5.2-5.11 (184-206, str. 218-225)
1. Oblicz gęstość pary wodnej w normalnej temperaturze wrzenia wody.
(Odp. 0,588 kg/m3)
2. W stalowej butli o objętości 50,0 dm3, umieszczonej się w otoczeniu o
temperaturze 23,0°C, znajduje się wodór pod ciśnieniem 15,00 MPa.
Oblicz:
a) masę gazu znajdującą się w tej butli.
b) jakie ciśnienie będzie panowało w tej butli, jeżeli przez 4 godziny
pobierano z niej wodór z szybkością 4 dm3/min a ciśnienie panujące na
zewnątrz butli (ciśnienie atmosferyczne) wynosiło 990,0 hPa ?
(Odp. 609,5 g; 13,10 MPa)
3. Obliczyć masę tlenu o objętości 100 cm3 pod ciśnieniem 1002,4 hPa w
temperaturze 22oC zebranego w naczyniu nad wodą. Prężność pary
wodnej w tej temperaturze wynosi 26,7 hPa. (Odp. 0,0127 g O2)
4. Wartość ciśnienia gazów panującego w próżni jaką potrafią wytworzyć
fizycy jest rzędu 2⋅10-8 hPa. Oblicz liczbę cząsteczek gazu znajdującą się
w 1 cm3 takiej próżni w temperaturze 295 K.
(Odp. około 490 milionów cząsteczek)
5. 250 m3 HBr o temperaturze 291 K rozpuszczono w wodzie i otrzymano
8,25 m3 roztworu o stężeniu 0,450 kmol/m3. Oblicz pod jakim ciśnieniem
odmierzono bromowodór. (Odp. 35,91 kPa)
6. Gęstość gazu wynosi 1.8 g/dm3 w temperaturze 25oC i pod ciśnieniem
745 mmHg. Oblicz gęstość tego gazu w warunkach normalnych (273,16 K,
760 mmHg), oraz jego masę cząsteczkową. (Odp. 2,00 g/dm3; 44,9 g/mol)
7. Oblicz:
a) masę metalicznego żelaza którą można otrzymać redukując za pomocą
wodoru 1,800 g mieszaniny magnetytu Fe3O4 i hematytu Fe2O3.
Stosunek masowy magnetytu do hematytu w tej mieszaninie wynosi
2 : 1.
b) Jaką objętość wodoru pozostającego pod ciśnieniem 100,8 kPa i w
temperaturze 20°C należy użyć do tej reakcji.
Odpowiedź: a) 1,287 g Fe; b) 0,757 dm3)
8. Ciśnienie mieszaniny gazowej otrzymanej przez zmieszanie dwutlenku
siarki i tlenu w stosunku masowym 3 : 1 wynosi 101,3 kPa. Oblicz
ciśnienia cząstkowe składników tej mieszaniny gazowej.
(Odp. pSO2 = 43,42 kPa)
9. Mieszanina gazowa składa się z azotu, tlenu i argonu. Ciśnienia parcjalne
tych gazów wynoszą odpowiednio 1,36 Mpa, 342 kPa i 44 kPa. Obliczyć
gęstość mieszaniny w temp. 300 K. (Odp. 20,37 g/dm3)
10. Mieszanina gazów składa się z azotu, wodoru i amoniaku. Ciśnienia
parcjalne tych gazów wynoszą odpowiednio: 300 kPa, 350 kPa i
700 kPa. Oblicz skład tej mieszaniny w procentach wagowych i
objętościowych.
(Odp. N2: 23,08%obj., 40,19%wag.; H2: 23,08%obj., 2,87%wag.)
11. Objętość pewnej ilości azotu zebranego nad wodą w temperaturze 28* C i
pod ciśnieniem atmosferycznym 995,0 hPa wynosi 100,0 cm3. Wiedząc,
że prężność nasyconej pary wodnej w temperaturze 301K jest równa
38 hPa, oblicz:
a) jaką objętość zajmowałaby ta ilość azotu zebrana jako azot suchy w
warunkach normalnych.
b) jaką objętość zajmowałaby ta sama ilość azotu zebrana jako azot suchy
w temperaturze 28* C i pod ciśnieniem atmosferycznym 995,0 hPa.
Odpowiedź: a) 85,66 cm3 ; b) 96,18 cm3
12. Kolba zawiera mieszaninę azotu i tlenu. Gęstość tej mieszaniny gazowej
jest równa 1,00 kg/m3. Oblicz ułamki molowe azotu i tlenu w tej
mieszaninie, jeżeli ciśnienie całkowite jest równe 0,098 MPa a
temperatura gazu jest równa 100*C.
(Odp. xO2 = 0,91)
13. Próbka 0,8930g pewnego węglowodoru w stanie pary w temperaturze
110*C i pod ciśnieniem 960,0 hPa zajmuje objętość 0,7048 dm3.
Węglowodór ten zawiera 85,72% C. Wyprowadź wzór rzeczywisty tego
węglowodoru. (Odp. C3H6)
14. Dwa węglowodory mają taki sam skład elementarny: 85,6%C oraz
14,4%H. Ustal wzory rzeczywiste tych węglowodorów, jeżeli wiadomo,
że ich gęstości względem azotu są odpowiednio równe: 1,000 oraz 1,500.
(Odp. C2H4; C3H6)
15. Gęstość pewnego związku gazowego w temp. 25oC i pod ciśnieniem
760 mmHg wynosi 1.34 g/dm3. Analiza elementarna wykazała, że gaz
ten składa się z 79.8% węgla i 20.2% wodoru. Jaki jest empiryczny wzór
tego związku, jego masa cząsteczkowa oraz wzór rzeczywisty?
16. Określ wzór rzeczywisty gazowego krzemowodoru, o gęstości względnej
względem azotu równej 2,22, zawierającego 90,30% Si.
(Odp. Si2H6)
17. W temperaturze 100°C pod ciśnieniem normalnym gazowy czterotlenek
diazotu (N2O4) ulega w 90,0% dysocjacji na dwutlenek azotu (NO2).
Oblicz ciśnienia cząstkowe składników i gęstość mieszaniny w tych
warunkach temperatury i ciśnienia.
(Odp. p(NO2) = 95,99 kPa, d = 1,582 g/dm3)
18. W podwyższonej temperaturze gazowy PCl5 dysocjuje na PCl3 i Cl2. W
zbiorniku o pojemności 0,475 dm3, w którym ogrzano do temp. 250°C
odważkę PCl5 o masie 1,271g panowało ciśnienie 98,35 kPa. Oblicz jaka
część początkowej ilości PCl5 uległa w tych warunkach dysocjacji (oblicz
tzw. stopień dysocjacji) oraz ciśnienia cząstkowe składników mieszaniny.
19. W temperaturze 3000K pod ciśnieniem 101 kPa wodór gazowy jest w
9,03% zdysocjowany na atomy. Jaka jest gęstość wodoru w tych
warunkach? Jaką gęstość posiadałby wodór w tych warunkach, gdyby
dwuatomowe cząsteczki nie ulegały dysocjacji na atomy?
(Odp. 0,007512 g/dm3, 0,008189 g/dm3).
1