Лекция Кинетическая теория газов и основные газовые законы
Страница 3 из 6
Пример 1. 10см 3 газообразного углеводорода С3НХ взаимодействуют с избытком кислорода при 110°С. В результате объём конечных продуктов увеличился на 5 см3 . Найти углеводород.
Решение: С3НХ + (3 + Х/4) О2® 3СО2 + х/2 Н2О
(г.) (г.) (г.) (пар)
V, cм 3 : 10 30 + 2,5Х 30 5Х
По условию задачи: V(начальн.) + 5 = V(конечн.), тогда
10 + 30 + 2,5Х + 5 = 30 + 5Х, откуда Х = 6, следовательно, искомый углеводород – С3Н6 (пропен или циклопропан )
2.4. По скорости диффузии или эффузии
Закон Грехема устанавливает зависимость скорости диффузии или эффузии (истечение через очень малое отверстие) от молярной массы газов.
(2.5)
Пример 2. Сквозь очень малую щель за 146 с выходит 50,0 см газа А. Такой же объём углекислого газа в подобных условиях выходит за 115 с. Найти молярную массу газа А.
Решение: По закону Грехема 
, следовательно
, М(А) = 71 г/моль.
Задачи для самостоятельного решения
2.1 Вычислить молекулярную массу газа, если относительная плотность его по воздуху 1,45.
2.2 Какие газы тяжелее, а какие легче воздуха: NO2, CO, Cl2, CH4. Во сколько раз?
2.3 Вычислить относительную плотность по водороду следующих газов: N2O, CH4, N2.
2.4 Масса 87 мл паров некоторого вещества при 62°С и 101 041 Па равна 0,24 г. Найти его молярную массу.
2.5 Взрыв 10 см³ газообразного углеводорода СхНу с избытком кислорода сопровождается сжатием на 25 см³. (Все объёмы измерены при комнатной температуре и давлении!). Обработка продуктов реакции раствором NaOH уменьшила объём на 20 см³. Найти СхНу.
2.6 Сжигание 10 см³ СхНу в 50 см³ кислорода (избыток) сопровождается сжатием газов охлаждённых до 20ºС, на 20 см³. Последующее уменьшение объёма на 20 см³ наступило при обработке оставшихся газов раствором NaOH. Найти СхНу.
2.7 Циан - соединение углерода с азотом. Найдите его формулу, если при сжигании 250 см³ циана в избытке кислорода образовалось 500 см³ СО2.
2.8 За 5,00 мин. 15,00 см³ аргона диффундируют через отверстие величиной с булавочную головку. Какой объём ксенона продиффундирует в тех же условиях?
2.9 Газообразный алкан диффундирует через пористую перегородку со скоростью 2,56 см³ /сек. Гелий в тех же условиях со скоростью 8,49 см³/сек. Найдите молекулярную формулу углеводорода.
2.10 Водород диффундирует в 7,94 раза быстрее газообразного фторида фосфора. Найдите молекулярную формулу этого вещества.
3. Газовые смеси
3.1 Закон парциальных давлений Дж. Дальтона
Пусть имеется сосуд с перегородкой. Одна часть его объёма VА заполнена газом А под давлением РА(нач.), а другая - объёмом VВ - газом В под давлением РВ(нач.). Уберём перегородку. За счёт взаимной диффузии газы перемешаются, и давление каждого в смеси уменьшится по сравнению с начальным давлением во столько раз, во сколько раз увеличивается объём, занимаемый газом. По закону Бойля-Мариотта:
РА(нач.) VА(нач.) = РА(конечн.) V(смеси)
Конечное давление газа в смеси - Парциальное давление - это та часть общего давления газовой смеси, которая приходится на долю данного газа.
При отсутствии химических взаимодействий общее давление идеальной газовой смеси равно сумме парциальных давлений всех входящих в неё газов.
В нашем случае Р = РАпарц. + РВпарц. или в общем виде:
Р = Σ Рiпарц (3.1)
По закону Дальтона Парциальное давление газа в смеси равно тому давлению, которым обладал бы данный газ, если бы при той же температуре он занимал объём всей смеси.
Закон Дальтона работает и в том случае, когда физико-химическая система представляет собой двухкомпонентную смесь взаимно несмешивающихся жидкостей, находящихся в равновесии со своими насыщенными парами. В этом случае общее давление над жидкой смесью равно сумме парциальных давлений их насыщенных паров. Оно остается постоянным при любых составах жидкой смеси.
