skanuj0105

206 6. Stan gazony

n- -^S2^^g. ,-13,125mol 4,0 g-mol

Temperaturę należy wyrazić w kelwinach:

T*= 24 + 273-297 K

Po podstawieniu uzyskanych wartości do równania stanu gazu doskonałego otrzymujemy:

_v n-R T 13,l25mol 0,082ldm³-atm mol*¹ -K'¹ -297K , _{JO 0}_ . , p    2,15 atm

Posługując się równaniem stanu gazu doskonałego można w prosty sposób wyznaczyć eksperymentalnie masę molową gazu. Potrzebna jest jedynie znajomość masy próbki gazu zamkniętej w naczyniu oraz wartości ciśnienia i temperatury.

Przykład 4

Objętość próbki chlorowodoru o masie 5,17 g wynosi 20 dni³ w temperaturze 400 K, pod ciśnieniem 0,246 atm. Obliczyć masę molową chlorowodoru.

Rozwiązanie

Do równania stanu gazu doskonałego podstawiamy m/M w miejsce n (n = m/M). Po przekształceniu uzyskujemy wyrażenie:

M

m-R-T

P* v

‘Popodstawieniu danych otrzymujemy:

_w 5^7g-0,0821dm³•atm*mor^,*K’^l-400IC    . ,

M^a——2—2-r-=*3ó^g/mol

0,246atm- 20 dm*

Gęstość gazu zależy od:    *«..    -r - -

-    ciśnienia; przez sprężanie gazu zwiększa się jogo gęstość z powodu zmniejszenia objętości (d ■ m/V),

-    temperatury, gorące powietrze unosi się, gdyż jego gęstość jest mniejsza niż powietrza zimnego,

-    masy molowej; wodór, pierwiastek o najmniejszej masie, molowej,, ma też najmniejszą gęstość z wszystkich gazów (w danych warunkach temperatury i ciśnienia).

Przykład 5

Obliczyć gęstość azotu, w temperaturze 25°C pod ciśnieniem 1 atm. Maso molowa azotu wynosi 28,01 g/mol.

Rozwiązanie

W wyrażeniu na masę molową (przykład 4) podstawiamy d w miejsce m/V:

.^d-R-T

M =-,

P

,    ~    , MP

stąd gęstość:    d — ^ ^

Po podstawieniu danych (temperatura w kelwinach) otrzymujemy:

28,01 g-mol’¹ *1 atm    . ... ,, ₃

d =-^,-_r-^-_;-j-=l,l45g/dm³

0,082 ldm³ - atm-mor -JK’¹ -298K

6.4. Stechiometria reakcji gazowych

W obliczeniach na podstawie zapisu reakcji chemicznych posługujemy się zazwyczaj masą lub liczbą moli reagentów. W przypadku substancji gazowych ich ilość może być wyrażana przez objętość.

(jay-Eussać^zaproponował w 1808 r. prawo stosunków objętościowych: objętości dwóch gazów reagujących ze sobą oraz gazowego produktu reakcji mają się do siebie jak niewielkie liczby całkowite. Prawo to można wyrazić w innej formie: stosunek objętości reagujących gazów jest taki sam jak stosunek liczby moli tych gazów.

Przykład 6    _

W reakcji siarkowodoru z tlenem powstaje ditlenek siarki oraz wóda (para wodna). Obliczyć, ile dm³ ditlenku siarki powstanie z 3 dm^J tlenu. Założyć, żc wydajność reakcji wynosi 100%, a objętość wszystkich gazów mierzona jest w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury.

Rozwiązanie

Równanie reakcji ma następującą postać:

2H2S + 302 -» 2SQ2 + 2H*0