В сосуде находится смесь метана
Команда “Газы!” была объявлена еще две недели назад. И что?! Легкие задачи порешали и расслабились?! Или вы думаете, что задачи на газы касаются только 28-х заданий ЕГЭ?! Как бы не так! Если газов пока еще не было в 34-х заданиях, это ничего не значит! Задач на электролиз тоже не было в ЕГЭ до 2018 года. А потом как врезали, мама не горюй! Обязательно прочитайте мою статью “Тайны задач по химии? Тяжело в учении – легко в бою!”. В этой статье очень подробно рассказывается о новых фишках на электролиз. Статья вызвала шквал самых разных эмоций у преподавателей химии. До сих пор мне и пишут, и звонят, и благодарят, и бьются в конвульсиях. Просто цирк с конями, в котором я – зритель в первом ряду.
Однако, вернемся к нашим баранам, вернее, Газам. Я прошла через огонь и воду вступительных экзаменов и знаю точно – хочешь завалить абитуриента, дай ему задачу на Газы. Почитайте на досуге сборник задач И.Ю. Белавина. Я процитирую одну такую “мозгобойню”, чтобы вам жизнь медом не казалась. Попробуйте решить.
И.Ю. Белавин, 2005, задача 229
“Два из трех газов (сероводород, водород и кислород) смешали и получили газовую смесь, плотность которой оказалась равной плотности оставшегося газа. Полученную газовую смесь вместе с равным ей объемом третьего газа под давлением поместили в замкнутый сосуд емкостью 4 л, содержавший азот при н.у. и нагревали при 600 С до окончания химических реакций, затем постепенно охладили. Определите массы веществ, содержавшихся в сосуде после охлаждения, если плотность газовой смеси в сосуде перед нагреванием равнялась 9,25г/л. (Ответ: m(S) = 7,5 г, m(SO2) = 15 г, m(Н2О) = 9 г)”
Ну как, решили? Нет?! А ваши репетиторы?! Извините, это был риторический вопрос. Кстати, мои ученики, абитуриенты 2003-2008 гг. такие задачи щелкали, как семечки, на экзаменах во 2-й медицинский (теперь РНИМУ им. Н.И. Пирогова). Надеюсь, вам понятно, что 34-м задачам ЕГЭ еще есть куда усложняться, perfectio interminatus est (нет предела совершенству), с газами нужно работать, работать и работать. Поэтому команду “Газы!” отменять рано. Итак, поехали!
Сегодня мы поговорим о газовых смесях, затронем понятие плотности газа (абсолютной и относительной), средней молярной массы, решим задачи: определение средней молярной массы и плотности газа по компонентам смеси и наоборот.
• Газовая смесь – смесь отдельных газов НЕ вступающих между собой в химические реакции. К смесям газов относятся: воздух (состоит из азота, кислорода, углекислого газа, водяного пара и др.), природный газ (смесь предельных и непредельных углеводородов, оксида углерода, водорода, сероводорода, азота, кислорода, углекислого газа и др.), дымовые газы (содержат азот, углекислый газ, пары воды, сернистый газ и др.) и др.
• Объемная доля – отношение объема данного газа к общему объему смеси, показывает, какую часть общего объема смеси занимает данный газ, измеряется в долях единицы или в процентах.
• Мольная доля – отношение количества вещества данного газа к общему количеству вещества смеси газов, измеряется в долях единицы или в процентах.
• Плотность газа (абсолютная) – определяется как отношение массы газа к его объему, единица измерения (г/л). Физический смысл абсолютной плотности газа – масса 1 л, поэтому молярный объем газа (22,4 л при н.у. t° = 0°C, P = 1 атм) имеет массу, численно равную молярной массе.
• Относительная плотность газа (плотность одного газа по другому) – это отношение молярной массы данного газа к молярной массе того газа, по которому она находится
• Средняя молярная масса газа – рассчитывается на основе молярных масс составляющих эту смесь газов и их объемных долей
Настоятельно рекомендую запомнить среднюю молярную массу воздуха Мср(в) = 29 г/моль, в заданиях ЕГЭ часто встречается.
Обязательно посетите страницу моего сайта “Изучаем Х-ОбХ-04. Закон Авогадро. Следствия из закона Авогадро. Нормальные условия. Молярный объем газа. Абсолютная и относительная плотность газа. Закон объемных отношений”и сделайте конспекты по теории. Затем возьмите бумагу и ручку и решайте задачи вместе со мной.
ВАНГУЮ: чует мое сердце, что ЕГЭ по химии 2019 года устроит нам газовую атаку, а противогазы не выдаст!
Задача 1
Определить плотность по азоту газовой смеси, состоящей из 30% кислорода, 20% азота и 50% углекислого газа.
Задача 2
Вычислите плотность по водороду газовой смеси, содержащей 0,4 моль СО2, 0,2 моль азота и 1,4 моль кислорода.
Задача 3
5 л смеси азота и водорода имеют относительную плотность по водороду 12. Определить объем каждого газа в смеси.
Несколько задач со страницы моего сайта
Задача 4
Плотность по водороду пропан-бутановой смеси равна 23,5. Определите объемные доли пропана и бутана
Задача 5
Газообразный алкан объемом 8 л (н.у.) имеет массу 14,28 г. Чему равна его плотность по воздуху
Задача 6
Плотность паров альдегида по метану равна 2,75. Определите альдегид
Ну как? Пошло дело? Если туго, вернитесь к задачам и решайте их самостоятельно до тех пор, пока не щелкнет! А для стимуляции – десерт в виде еще одной задачи И.Ю. Белавина на газы. Наслаждайтесь ее решением самостоятельно!
И.Ю. Белавин, 2005, задача 202
“Сосуд емкостью 5,6 л при н.у. заполнили метаном, затем нагрели до высокой температуры, в результате чего произошло частичное разложение метана. Определите массу образовавшейся сажи, если известно, что после приведения к нормальным условиям объем полученной газовой смеси оказался в 1,6 раза больше объема исходного метана, эта газовая смесь обесцвечивает бромную воду и имеет плотность по воздуху 0,2931. (Ответ: m(C) = 0,6 г)”
Задачи И.Ю. Белавина – это крутой драйв! Попробуйте порешать, и вы откажетесь от просмотра любых ужастиков, поскольку запасетесь адреналином надолго! Но нам нужно спуститься на землю к ЕГЭ, простому и надежному, как первый советский трактор. Кстати, у меня в коллекции припасено немало сюрпризов с газовыми фишками, собранными за все годы работы и бережно хранимыми. Думаю, пришло время сказать им: “И снова здравствуйте!”, поскольку ЕГЭ с каждым годом становится “все чудесатее и чудесатее”. Но это уже совсем другая история. Читайте мои статьи – и вы подстелите соломку под свою ЕГЭшную попу.
Вы готовитесь к ЕГЭ и хотите поступить в медицинский? Обязательно посетите мой сайт Репетитор по химии и биологии https://repetitor-him.ru. Здесь вы найдете огромное количество задач, заданий и теоретического материала, познакомитесь с моими учениками, многие из которых уже давно работают врачами. Позвоните мне +7(903)186-74-55, приходите ко мне на курс, на бесплатные Мастер-классы “Решение задач по химии”. Я с удовольствием вам помогу.
Репетитор по химии и биологии кбн В.Богунова
Источник
Задача 62.
Вычислить массу: а) 2л Н2 при 15 °С и давлении 100,7кПа (755мм рт. ст.); 6) 1м3 N2 при 10 °С и давлении 102,9 кПа (772мм рт. ст.); в) 0,5 м3 Cl2 при 20 °С и давлении 99,9 кПа (749,3мм рт. ст.).
Решение:
Зависимость между объёмом газа, давлением и температурой выражается общим уравнением, объединяющим законы Гей-Люссака и Бойля-Мариотта:
где P и V – давление и объём газа при температуре T; P0 (101,325кПа) и V0 – давление и объём газа при нормальных условиях; T0 (273К) – абсолютная температура. Преобразуя уравнение, получим выражение для расчета объёма газов при нормальных условиях:
Рассчитаем массу каждого газа, учитывая, что мольный объём газа равен 22,4л и, зная молекулярную массу газов, получим:
Ответ: а) 0,168г; б) 1.23кг; в) 1,456кг.
Задача 63.
Определить объем, занимаемый 0,07кг N2 при 21°С и давлении 142 кПа (106 мм рт. ст.).
Решение:
Зная мольный объём и мольную массу азота (28г/моль), находим объём, который будет занимать 0,07кг (70г) азота при нормальных условиях:
Затем приведём полученный объём к температуре Т = 21оС (294К) и Р = 142кПа, используя выражение, объединяющее законы Гей-Люссака и Бойля-Мариотта:
где P и V – давление и объём газа при температуре T; P0 (101,325кПа) и V0 – давление и объём газа при нормальных условиях; (273 К) – абсолютная температура. Преобразуя уравнение, получим выражение для расчета объёма газа при заданной температуре
Ответ: 43л.
Задача 64.
Бертолетова соль при нагревании разлагается с образованием КСI и О2. Сколько литров кислорода при 0 °С и давлении 101,3 кПа можно получить из 1 моля КСIО3?
Решение:
Уравнение реакции термического разложения бертолетовой соли имеет вид:
Из уравнения реакции следует, что из двух молей бертолетовой соли образуется три моля кислорода, т.е. из одного моля соли образуется полтора моля кислорода (2:3 = 1:х; x = 1.3/2 = 1,5моль).
Объём кислорода при нормальных условиях (T0 =0 °С и P0 =101.325кПа) можно рассчитать по формуле:
V(B) – объём газа, л;
(B) – количество газа, моль;
V(M) – мольный объём, 22,4л.
Тогда
V(кислорода) = 1,5 . 22,4 = 33,6л.
Ответ: 33,6л.
Задача 65.
Сколько молей содержится в 1м3 любого газа при нормальных условиях?
Решение:
Зная, что один моль любого газа при нормальных условиях (Т0 =0 °С и Р0 =101.325 кПа) занимает 22,4л, рассчитаем количество молей газа в 1м3 (1000 л) из пропорции:
Ответ: 44,64моль.
Задача 66.
Чему равно атмосферное давление на вершине Казбека, если при 0 °С масса 1л взятого там воздуха равна 700 мг?
Решение:
Мольная масса воздуха равна 29 г/моль. Нормальными условиями для газов являются температура 0 °С и давление 101,325 кПа (760 мм рт ст.). Масса одного литра воздуха при нормальных условиях равна 1296,64 мг:
Теперь рассчитаем атмосферное давление на вершине Казбека из пропорции:
Ответ: 54,7к Па (410,3 мм рт. ст.).
Задача 67.
При взаимодействии одного объема СО и одного объема Сl2 образуется один объем фосгена. Установить формулу фосгена.
Решение:
По условию задачи выходит, что из молекулы угарного газа и одной молекулы хлора образуется одна молекула фосгена. Так как молекула угарного газа СО состоит из одного атома углерода и одного атома кислорода, а молекула хлора Cl2 состоит из двух атомов хлора, то, следовательно, молекула фосгена будет состоять из одного атома углерода, одного атома кислорода и двух атомов хлора. Тогда формула фосгена будет иметь вид: CCl2O.
Уравнение реакции будет иметь вид:
СО + Cl2 → ССl2O.
Ответ: ССl2O.
Задача 68.
Какой объем СО2 получается при сгорании 2л бутана? Объемы обоих газов измерены при одинаковых условиях.
Решение:
Уравнение реакции горения бутана имеет вид:
2С4Н10 + 13О2 = 8СО2 + 10Н2О
Из уравнения реакции следует, что при сгорании одного моля бутана образуется четыре моля углекислого газа. Известно, что при одинаковых условиях одинаковое количество газов занимают одинаковый объём. Один моль любого газа при нормальных условиях занимает объём в 22,4 л.
Исходя, из этих утверждений рассчитаем объём выделившегося углекислого газа при сгорании 2 л бутана, составив пропорцию:
Ответ: 8л.
Задача 69.
В замкнутом сосуде при 120°С и давлении 600 кПа находится смесь, состоящая из трех объемов О2 и одного объема СН4. Каково будет давление в сосуде, если взорвать смесь и привести содержимое сосуда к первоначальной температуре?
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
Из уравнения реакции следует, что из одной молекулы метана и двух молекул кислорода образуются одна молекула углекислого газа и две молекулы воды, т. е. реакция протекает без изменения объёма. Начальный объём системы состоял из одного объёма метана и трёх объёмов кислорода, после реакции в системе остался один объём не прореагировавшего кислорода и три объёма продуктов реакции (один объём метана и два объёма паров воды). Поскольку реакция протекает без изменения объёма, а по окончании реакции содержимое сосуда приводится к первоначальной температуре, а общее число молекул газов не изменилось, то давление в системе останется прежним, т. е. 600 кПа.
Ответ: не изменится.
Задача 70. После взрыва 0,020 л смеси водорода с кислородом осталось 0,0032 л кислорода. Выразить в процентах по объему первоначальный состав смеси.
Решение:
Находим объём газов, вступивших в реакцию:
0,020 – 0,0032 = 0,0168 л.
Уравнение реакции горения водорода имеет вид:
2Н2 + О2 = 2Н2О
При взаимодействии водорода с кислородом из двух молекул водорода и одной молекулы кислорода получаются две молекулы воды, следовательно, из трёх молекул образовавшихся газов одна молекула будет принадлежать кислороду. Таким образом, объём кислорода, вступившего в реакцию, будет составлять одну треть объёма смеси газов – продуктов реакции. Отсюда количество кислорода, вступившего в реакцию, составляет 0,00565 л (0 0168/3 = 0,0056).
Следовательно, общее количество кислорода до реакции составляло 0,0088л (0,0056 + 0,0032 = 0,0088).
Тогда содержимое водорода до реакции составляло 0,0112л (0,02 – 0,0088 = 0.0112).
Рассчитаем в процентах первоначальный состав газовой смеси:
Ответ: 56%Н2; 44%О2.
Источник
Задача по физике – 11898
Вероятность того, что молекула, пройдя без столкновения путь $x$, испытывает соударение на отрезке $x + dx$, равна $w(x) = Ae^{ – frac{x}{ lambda} } dx$ (где $A$ – постоянный коэффициент, $lambda$ – средняя длина свободного пробега). Определите относительное число молекул, длина свободного пробега которых меньше $0,5 lambda$.
Подробнее
Задача по физике – 11899
С помощью окулярного микрометра ведут наблюдение за изменением размера капли воды, находящейся достаточно большой промежуток времени в комнате при температуре $20^{ circ} С$. Вначале радиус капли был равен $r_{1} = 1,48 cdot 10^{-3} м$; через промежуток времени $tau = 25 мин$ он стал $r_{2} = 1,31 cdot 10^{-3} м$. Определите: а) плотность паров воды на расстоянии $2r_{1}$ от центра капли; 6) коэффициент диффузии молекул воды в воздухе.
Подробнее
Задача по физике – 11900
Цилиндрический сосуд с двойными стенками наполнен льдом. Радиус внешней стенки $r_{2} = 5 см$, внутренней $r_{1} = 4 см$, высота сосуда $H = 20 см$. Давление воздуха, находящегося между стенками до заполнения сосуда льдом, $p = 1,3 cdot 10^{-2} Па$. Температура окружающего воздуха $T_{2} = 293 К$.
Определите время, в течение которого в сосуде растает $m = 100 г$ льда.
Подробнее
Задача по физике – 11901
Сужающийся вверх конический капилляр (рис.) в нижней части имеет внутренний радиус $r_{0}$ и угол при вершине $2 alpha$. Этот капилляр располагают вертикально и опускают на ничтожную глубину в смачивающую жидкость. Определите: а) высоту поднятия жидкости в капилляре при наличии устойчивого равновесия; б) плотность жидкости, для которой имеется одно положение равновесия.
Подробнее
Задача по физике – 11902
Капля ртути массой $m = 1,36 г$ введена между горизонтальными параллельными стеклянными пластинками. Какую силу $F$ следует приложить для того, чтобы расплющить каплю до толщины $h = 0,1 мм$? Считайте, что ртуть абсолютно не смачивает стекло.
Подробнее
Задача по физике – 11903
В сосуде под высоким давлением длительное время находился кусок льда. Давление в сосуде понизили на $Delta p = 10^{5} Па$. Как после этого понизится давление насыщенного водяного пара, если температура поддерживается постоянной и равной $t = -23^{ circ} С$. Удельный объем льда $V_{1} = 1,1 см^{3} cdot г^{-1}$. Сжимаемостью льда пренебрегите.
Подробнее
Задача по физике – 11904
Определите удельную теплоту испарения воды при $t = 200^{ circ} С$, пользуясь первым началом термодинамики и параметрами воды в критическом состоянии ($T_{кр} = 647 К, p_{кр} = 217 cdot 10^{5} Па$). Какая часть найденной энергии идет на работу против внешних сил? Изменение плотности воды с изменением температуры не учитывайте.
Подробнее
Задача по физике – 11905
Сколько молекул $NaCl$ входит в элементарную ячейку кристалла поваренной соли?
Подробнее
Задача по физике – 11906
С идеальным одноатомным газом проводят замкнутый процесс (цикл) показанный на рисунке. В точке С газ имел объем $V_{C}$ и давление $p_{C}$, а в точке В – объем $V_{B} = 1/2V_{C}$ и давление $p_{B} = 2p_{C}$. Найдите к.п.д. этого цикла и сравните его с максимальным теоретическим к.п.д. цикла, у которого температуры нагревателя и холодильника равны соответственно максимальной и минимальной температурам рассматриваемого цикла.
Подробнее
Задача по физике – 11907
От сползающего в океан по крутому склону ледника на глубине 1 км откалывается глыба льда – айсберг (его высота меньше 1 км). Какая часть айсберга может расплавиться при всплывании? Температуры льда и воды равны $0^{ circ} С$.
Подробнее
Задача по физике – 11913
В вертикальном цилиндре имеется $n$ молей идеального одноатомного газа. Цилиндр закрыт сверху поршнем массы $M$ и площади $S$. Вначале поршень удерживался неподвижным, газ в цилиндре занимает объем $V_{0}$ и имел температуру $T_{0}$. Затем поршень освободили, и после нескольких колебаний он пришел в состояние покоя. Пренебрегая в расчетах, всеми силами трения, а также теплоемкостью поршня и цилиндра, найти температуру и объем газа при новом положении поршня
Вся система теплоизолирована. Атмосферное давление равно $p_{a}$.
Подробнее
Задача по физике – 11920
Взрывная камера заполняется смесью метана и кислорода при комнатной температуре и давлении $p_{0} = 760$ мм pт. cт. Парциальные давления метана и кислорода одинаковы. После, герметизации камеры в ней происходит взрыв. Найти установившееся давление внутри камеры после охлаждения продуктов сгорания до первоначальной температуры, при которой давление насыщенных паров воды $p_{н} = 17$ мм pт.cт.
Подробнее
Задача по физике – 11921
Маленькая капля воды падает в воздухе с постоянной скоростью благодаря тому, что на нее со стороны воздуха действует сила трения, вызванная столкновениями молекул воздуха с каплей. Как изменится скорость падения капли при увеличении температуры воздуха?
Испарением капли пренебречь.
Подробнее
Задача по физике – 11929
Теплоизолированный сосуд объемом $2V$ разделен пополам тонкой перегородкой. В одной половине сосуда находится одноатомный газ с температурой $T_{1}$ и давлением $p_{1}$, в другой половине – другой одноатомный газ с давлением $p_{2}$ и температурой $T_{2}$. Найти установившуюся температуру смеси газов после того, как убрали перегородку.
Подробнее
Задача по физике – 11950
Для определения отношения теплоемкостей газа при постоянном объеме и при постоянной давлении иногда применяется следующий метод. Определенное количество газа, начальная температура, объем и давление которого равны соответственно $T_{0}, V_{0}$ и $p_{0}$, нагревается платиновой проволокой, через которую в течение определенного времени проходит электрический ток, один раз при постоянном объеме $V_{0}$, причем газ достигает давления $p_{1}$, другой раз при постоянном давлении $p_{0}$, причем объем газа становится равным $V_{1}$. Показать, что $frac{c_{p} }{c_{V} } = frac{(p_{1} – p_{0} )V_{0} }{(V_{1} – V_{0} )p_{0} }$.
Подробнее
Источник