В замкнутом сосуде при 120 и давлении 600

Задача 20
В замкнутом сосуде при 120ºС и давлении 600 кПа находится смесь, состоящая из трех объемов O2 и одного объема CH4. Каково будет давление в сосуде, если взорвать смесь и привести содержимое сосуда к первоначальной температуре?

Ответ:
PV=nRT
По условию, объем сосуда и температура не изменились.
Не изменилось и кол-во газа, в соотвeтствии с уравнением: СН4+2О2=СО2+2Н2О – из 3 моль газа получились 3 моль газа (т.е. из 3 объемов – 3 объема), т.е. кол-во газа осталось прежним.
Т.о. давление в сосуде не изменилось и осталось 600 кПа, т.к. все параметры остались без изменения.

Задача 21
в. 3

Решение:
2Ca+O2→2CaO
n(O2)=PV(O2)/RT
n(Ca) = 2n(O2) = 2PV(O2)/RT
m(Ca) = nM = 2PV(O2)M(Ca)/RT
T=227+273, R=8,314
Посчитай m(Ca)

Задача 22
Определить эквивалентную массу металла, если 0,046 г его вытеснили из кислоты 62,35 мл водорода, собранного над водой при температуре 17°С и давлении 1,017х10^5 Па (764,52 мм рт.ст.). Давление водяного пара при этой температуре равно 0,193×10^5 Па (14,53 мм рт.ст.)

Решение:
V(Н2)=0,06235 л
Т=290 К
Общее давление газовой смеси является суммой парциальных давлений её компонентов:
Робщ.=р(Н2О) + р(Н2)
Парциальное давление водорода:
р(Н2)= Робщ. – р(Н2О) = 764,52 – 14,53 = 749,99 мм рт.ст.
Приведем полученный объём водорода V к н. у. :
р°V°/Т° = рV/Т
V°(Н2) = V(Н2) ∙ р(Н2) ∙ Т° / (р° ∙ (Н2))
V°(Н2) = 0,06235 ∙ 749,99 ∙ 273 / (760 ∙ 290) = 0,05792 л
По закону эквивалентов, nэ(металла) = nэ(Н2)
Мэ(металла) = Vэ(Н2) ∙ m(металла) / V°(Н2)
Мэ(металла) = 11,2 ∙ 0,046 / 0,05792 = 8,895 г/моль
одновалентного металла с М=Мэ нет,
двухвалентного с М=2Мэ = 17,79 г/моль нет,
трехвалентный с М=3Мэ = 26,685 ≈ 27 г/моль – Al

Задача 23
Определить эквивалентную массу металла, если навеска 0,0350 г этого технического металла, имеющего 20% примесей (не взаимодействующих с кисло­той), выделила из кислоты 11,9 мл водорода, собранного над водой при тем­пературе 17°С и давлении 1,03×10^5 Па. Давление водяного пара при 17°C равно 0,193 x10^5 Па.

Решение:
V(Н2)=0,0119 л
Т=290 К
Общее давление газовой смеси является суммой парциальных давлений её компонентов:
Робщ.=р(Н2О) + р(Н2)
Парциальное давление водорода:
р(Н2)= Робщ. – р(Н2О) = (1,03 – 0,193) ∙ 10^5 Па = 0,837 ∙ 10^5 Па
Приведем полученный объём водорода V к н. у. :
р°V°/Т° = рV/Т
V°(Н2) = V(Н2) ∙ р(Н2) ∙ Т° / (р° ∙ (Н2))
V°(Н2) = 0,0119 ∙ 0,837 ∙ 10^5 ∙ 273 / (1,013 ∙ 10^5 ∙ 290) = 0,009256 л

По закону эквивалентов, nэ(металла) = nэ(Н2)
Мэ(металла) = Vэ(Н2) ∙ m(металла) / V°(Н2)
Мэ(металла) = 11,2 ∙ 0,0350 ∙ 0,8 / 0,009256 = 33,88 г/моль

Задача 24
Установлено, что при взаимодействии 48,4%-й HNO3 (ρ = 1,30) с железом (при нагревании) выделяется оксид азота (II). Определите массу железных стру-жек, которая потребуется для получения 20 л NO по этой реакции при 80 ºC и 101325 Па.

Решение:
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
Приведем объем NO к норм. усл.:
V/T = Vo/To
Vo(NO) = V∙To/T = 20 ∙ 273 / 353 = 15,47 л
по ур. реакции n(Fe)=n(NO)
m(Fe) = Vo(NO) ∙ M(Fe) / Vm = 15,47 ∙ 55,85 / 22,4 = 38,57 г

Задача 25
Какой объем займет воздух массой 1 кг при 17°C и давлении 101325 Па?

Решение:
pV=nRT = mRT/M
где m – масса (г), Т – темп. (К), р = давление (кПа), М – молярная масса (г/моль)
V= mRT/pM = 1000 ∙ 8,314 ∙ (17+273) / (101,325 ∙ 29) = … л (посчитай)

Задача 26
Какой объем CO2 занимает 1,2 моль газа при температуре 28 градусов цельсия и давление 1,5 атм?

Решение:
PV=nRT
V=nRT/P = 1,2 ∙ 0,082 ∙ (273+28) / 1,5 = 19,75 л

или иначе:
P1∙V1/T1 = P2∙V2/Т2
где 1 – при н.у., 2 – при данных усл.
V1 = n∙Vm
V2 = P1∙V1∙T2/(T1∙P2) = P1∙n∙Vm∙T2/(T1∙P2) = 1 ∙ 1,2 ∙ 22,4 ∙ 301 / (273 ∙ 1,5) = 19,76 л

Задача 27
Смесь, содержащая 14 л этана и 30 л кислорода (н.у.), привели к условиям реакции. Определите объем образованного СО2 (н.у.)

Решение:
2С2Н6 + 7О2 → 4СО2 + 6Н2О
По закону Авогадро, при одинаковых условиях одинаковые объемы газов содержат одинаковые их количества. Т.е. при одинаковых условиях объёмы газов относятся как их количества.
Поэтому V(С2Н6) : V(O2) = 2:7
Т.е. для сжигания 14 л С2Н6 нужны 14 х 7 : 2 = 49 л О2, а у нас только 30 л.
Значит, кислород в недостатке, и часть этана не сгорит (избыток этана не вступит в реакцию за неимением кислорода).
Поэтому задачу нужно решать не по этану, а по кислороду.

V(O2) : V(СO2) = 7 : 4
V(СO2) = 30 х 4 : 7 = 17,1 л

Задача 28
0,604 г двухвалентного металла вытеснили из кислоты 581 мл водорода, собранного над водой при 18°С и давлении 105,6 кПа. Давление насыщенного пара воды при 18°С составляет
2,1 кПа. Найти эквивалентную и молярную массу металла.

Решение:
Глинка 🙂
Mэ = 12,13 г-экв/моль, М=24,26 г/моль, это магний Mg
Мe + 2Н+ → М+2 +Н2
Парциальное давление водорода равно разности общего давления и парциального давления
пара воды:
PV=nRT
P(Н2) = Р – P(H2O) = 105,6 – 2,1 = 103,5 кПа = 1,035 ∙ 10^5 Па
V= 5,81∙ 10^-4 м3, Т=18 + 273 = 291К
n(H2)=PV/RT = 0,0249 моль
M(Me) = m/n = 0,604 / 0,0249 = 24,26 г/моль
Мэ = М/2=12,13 г-экв/моль

Задача 29

Решение:
по закону Авогадро, объемы газов при одинаковых условиях относятся как их количества (т.е. как коэффициенты в уравнении реакции), поэтому прежде всего нужно уравнять реакцию:
С3Н8 (г) + 5О2 (г) → 3СО2 (г) + 4Н2О (г)
1 . . . . . . . . 5 . . . . . . . . 3 . . . . . . . 4
след., из 1 л С3Н8 и 5 л О2 получим 3 л СО2 и 4 л Н2О (все газы)
Это соотношение постоянно!
Отсюда:
из 5 л С3Н8 и 5∙5=25 л О2 (А) получим 3∙5=15 л СО2 (В) и 4∙5=20 л Н2О (С)
в 50 л О2 (5∙10) сгорят 1 ∙10=10 л С3Н8 (D)
для получения 3 л СО2 нужны 5 л О2 (F)

Задача 30
Kакой объем (н.у) кислорода потребуется для полного сгорания 100 л (н.у) ацетилена?

Решение:
С2Н2 + 2,5 О2→ 2СО2+Н2О
Из уравнения, для полного сгорания 1 моль С2Н2 нужны 2,5 моль О2,
тогда по закону Авогадро для сгорания 100 л С2Н2 нужны 250 л О2

Задача 31
Вычислите эквивалентную массу металла, если его навеска массой m вытесняет из кислоты водород объемом V при температуре t и давлении р:
m, г= 1200
V, л = 442
t, °С = 20
р, кПа = 101,1

Решение:
Мэ(металла)=m(металла)/nэ(металла)
По закону эквивалентов, эквиваленты в-в в реакции равны.
Эквивалент – количество элемента или вещества, которое взаимодействует с 1 молем атомов водорода (1 г) или замещает это количество водорода в химических реакциях.
Поэтому nэ(металла)=n(Н)
n(Н) = 2n(Н2)
Для газов: рV=nRT
T (K) = T(°С) + 273 = 293 K
n(Н2)=рV/RT = 101,1 ∙ 442 / (8,314 ∙ 293) = 18,34 моль
nэ(металла) = n(Н) = 18,34 ∙ 2 = 36,68 моль
Мэ(металла)=1200/36,68 = 32,72 г/моль
М = Мэ ∙ В
Одновалентного металла с такой М нет
при В=2 М=65,44 г/моль – цинк Zn

Роман-Тик, ну, и в чем проблема?
Задача 33
Определить молярную массу бензола, если масса 600 мл его паров при 87°С и давлении 83,2 кПа равна 1,30 г.

Решение:
pV=(m/M)RT=mRT/M
M=mRT/pV
T (K) = T(°С) + 273 = 87 + 273 = 360K
p=83,2 кПа = 83,2∙10³ Па
m=1,30 г = 1,30∙10-³кг
V=600 мл= 0,6 л = 0,6 ∙ 10^-³ м³
R=8,314 Дж/(моль∙К)
M=mRT/pV=1,30 ∙ 8,314 ∙ 360 / (83,2 ∙ 0,6)=77,94 г/моль
ОК, не переводила в л в м³ и кПа в Па, т.к. в формуле они перемножаются: 10³∙10-³=1, и не переводила г в кг, чтобы получить молярную массу в г/моль, а не в кг/моль.
Если бы все делала в СИ, получила бы то же самое:
M=mRT/pV=1,30∙10-³ ∙ 8,314 ∙ 360 / (83,2∙10³ ∙ 0,6∙10^-³)=0,07754 кг/моль = 77,94 г/моль
Не знаю, откуда может взяться ∙10^-4. Может, очепятка?

Задача 34
При 25°С давление насыщенного пара тетрахлорида углерода ССl4 равно 19,066 кПа, а хлороформа СНСl3 26,53 кПа. Жидкие смеси этих веществ имеют свойства, близкие к идеальным. Вычислить общее давление паров ССl4 и СНСl3 и мольную долю ССl4 в газовой фазе над раствором, содержащим 1 моль ССl4 и 3 моля СНСl3.

Решение:
Общее давление равно сумме парциальных давлений каждого компонента раствора:
Р=19,066+26,53=45,596 кПа
1-й закон Рауля: парциальное давление насыщенного пара компонента раствора прямо пропорционально его мольной доле в растворе, осталось посчитать

Задача 35

Решение:
pV=(m/M)RT=mRT/M
T (K) = T(°С) + 273 = 20 + 273 = 293K
p=1,038∙10^5 Па
М=Мср.(возд.)∙D
V=0,02 м³
R=8,314 Дж/(моль∙К)
m=p∙V∙Мср.(возд.)∙D/RT = 1,038∙10^5 ∙ 0,02 ∙ 29 ∙ 0,55 /(8,314 ∙ 293) = 13,59 г

Задача 36
Какова масса оксида серы, находящегося в баллоне вместимостью 10 дм3 при температуре 17С и давлении 253,5 кПа? Сколько молекул газа содержится в этом баллоне?

Решение:
pV=(m/M)RT=mRT/M
T (K) = T(°С) + 273 = 17 + 273 = 290K
p=253,5 кПа = 253,5∙10³ Па
М(SO2)=64,06 г/моль
V=10 дм³=10∙10⁻³ м³
R=8,314 Дж/(моль∙К)
m=p∙V∙М/RT = 253,5∙10³ ∙ 10∙10⁻³ ∙ 64,06 /(8,314 ∙ 290) = 67,35 г
N = n ∙ NA = m/M ∙ NA = 67,35 / 64,06 ∙ 6,022 ∙ 10²³ = 6,332 ∙ 10²³ молекул SO2

Задача 37
Вычислите массу 1 л ацетилена при температуре 60°С и давлении 10 атм.

Решение:
pV=(m/M)RT=mRT/M
Т (K) = T(°С) + 273 = 60 + 273 = 333K
p=10 атм = 1013 кПа
М(С2Н2)=30 г/моль
V=1 л
R=8,314 Дж/(моль∙К)
m=p∙V∙М/RT = 1013 ∙ 1 ∙ 30 /(8,314 ∙ 333) = 10,98 г

Задача 38
Один моль идеального газа, взятого при 25 С и 100 атм, расширяется обратимо и изотермически до 5 атм. Рассчитайте работу, поглощенную теплоту, ΔU и ΔH.

Решение:
При изотермических процессах (ΔТ=0) для идеального газа, расширяющегося обратимо (т.е. для простой системы) Q = А , ΔH=ΔU = Q – A = 0
(или Δu =СvΔТ=0, Δh=СpΔТ=0)
Так что остается найти работу.
Работа изотермического расширения системы может быть вычислена по уравнению:
А = nRT ∙ ln (V2 /V1)
По з-ну Шарля: р1V1 = р2V2 → А = nRT ∙ ln (р1/р2)
А = 1 ∙ 8,314 ∙ 298 ∙ ln (100/5) = 7422,1 Дж

Задача 39
Одинаковый или разный объем хлора получится при взаимодействии 1 моль каждого из веществ: K2Cr2O7, MnO2, KMnO4, KClO3 с избытком хлороводородной кислоты? Дайте мотивированный ответ.

Решение:
При одинаковых условиях Т, Р равные количества газа занимают равный объём, т.е. для ответа на вопрос нужно найти, сколько моль газа получаются из 1 моль каждого из данных веществ:
(1) K2Cr2O7 + 14HCl → 3Cl2↑ + 2CrCl3 + 7H2O + 2KCl
(2) MnO2 + 4HCl → Cl2↑ + MnCl2 + 2H2O
(3) 2KMnO4 + 16HCl → 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O + 2KCl
(4) KClO3 + 6HCl → KCl + 3Cl2↑ + 3H2O
В реакциях (1) и (4) из 1 моль данных веществ получим 3 моль хлора, в реакции (3) – 2,5 моль хлора, в реакции (2) – 1 моль хлора.
Т.е. V(1) = V(4) > V(3) > V(2)