Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Задачи на тему Агрегатные состояния вещества

Задачи на тему «Агрегатные состояния вещества»

Согласно закону Авогадро, в равных объемах любых газов при постоянных температуре и давлении содержится одинаковое число молекул. Состав воздуха: азот – 78%, кислород – 21%, углекислый газ – 1%, пары воды – 1%, прочие газы – 1%.

Таким образом, чтобы из сухого воздуха сделать влажный, надо часть молекул азота N2 или кислорода О2 заменить молекулами воды Н2О.

Обратимся к Периодической системе и рассчитаем молярные массы элементов:

Видим, что влажный воздух содержит вместо более тяжелых молекул кислорода или азота более легкие молекулы воды, стало быть влажный воздух легче.

2. Напишите формулы четырех газов с резким запахом и двух газов, имеющих цвет.

Газы с резким запахом: аммиак NH3, оксид азота (IV) NO2 – бурый газ, сероводород Н2S, оксид серы (IV) SO2.

Газы, имеющие цвет: хлор Cl2 (желто-зеленый цвет), оксид хлора (I) Cl2O (желтовато-коричневый цвет).

3. Какое простое газообразное вещество легче первого члена гомологического ряда предельных аминов, но тяжелее первого члена гомологического ряда ацетиленовых углеводородов?

Гомологический ряд предельных аминов: СН3NH2 – метиламин (первичный амин), (СН3)2NH – диметиламин (вторичный амин), (СН3)3N – триметиламин (третичный амин) и т. д.

Гомологический ряд ацетиленовых углеводородов: С2Н2 – этин, С3Н4 – пропин, С4Н6 – бутин и т. д.

Ответ: это азот, μ (N2) = 14 ⋅ 2 = 28 г/моль.

4. Имеется два сосуда, заполненных смесями газов: а) Н2 и Cl2; б) Н2 и О2. Как изменится давление в сосудах при пропускании через эти смеси электрической искры?

Давление не изменится, т. к. число молекул останется прежним.

Было 3 молекулы, стало 2. Значит давление уменьшится, т. к. на тот же объем приходится меньшее количество молекул.

5. В сосуде объемом 40 л находится 77 г углекислого газа под давлением 106,6 кПа. Найдите температуру газа.

Молярная масса углекислого газа:

ν = m / μ = 77 / 44 = 1.75 моль

Отсюда температура газа:

T = pV / (νR) = 106.6 кПа ⋅ 40 л / (1.75 моль ⋅ 8.314 Дж ⋅ К -1 ⋅ моль -1 ) = 293 К = 20 о С

6. Какой объем займут 20 г азота при 0 о С и давлении 202 кПа?

T = t + 273 = 0 + 273 = 273 K

Молярная масса азота газа:

ν = m / μ = 20 / 28 = 0.714 моль

Отсюда объем газа:

V = νRT / p = (0.714 моль ⋅ 8.314 Дж ⋅ К -1 ⋅ моль -1 ⋅ 273 К) / 202 кПа = 8 л

7. Плотность некоторого газа по ацетилену 2.23. Чему равна плотность этого газа по водороду?

8. Смешали равные объемы метана, оксида углерода (II) и оксида углерода (IV). Полученную смесь газов объемом 3 л пропустили через водный раствор щелочи в склянке (промывалке). Чему равен объем газа, измеренный при тех же условиях, на выходе из склянки?

Из трех газов, лишь оксид углерода (IV) (углекислый газ) будет взаимодействовать с водным раствором щелочи:
СО2 + КОН = КНСО3
Так как газы были взяты в равных объемах, то на выходе из склянки будут выделяться 1 л метана и 1 л угарного газа, т.е. объем 2 л.

Читайте так же:
Краска для банной железной печи

9. Какой объем занимают при нормальных условиях: а) 5 г кислорода; б) 0.3 моль оксида серы (IV); в) смесь, состоящая из 0.3 моль N2 и 11 г СО2?

При нормальных условиях р = 101.3 кПа, Т = 273.15 К.

а) Молярная масса кислорода:

ν = m / μ = 5 / 32 = 0.156 моль

Отсюда объем газа:

V = νRT / p = (0.156 моль ⋅ 8.314 Дж ⋅ К -1 ⋅ моль -1 ⋅ 273.15 К) / 101.3 кПа = 3.5 л

б) Уравнение Клапейрона-Менделеева:

Отсюда объем газа:

V = νRT / p = (0.3 моль ⋅ 8.314 Дж ⋅ К -1 ⋅ моль -1 ⋅ 273.15 К) / 101.3 кПа = 6.7 л

в) Молярные массы:

Количество моль углекислого газа:

Общее количество моль:

Отсюда объем газа:

V = νRT / p = (0.55 моль ⋅ 8.314 Дж ⋅ К -1 ⋅ моль -1 ⋅ 273.15 К) / 101.3 кПа = 12.3 л

10. При дегидрировании 30 л пентана выделилось 90 л водорода. Установите молекулярную формулу образовавшегося продукта. Объемы газов измерены при 150 о С и 101 кПа.

T = t + 273 = 150 + 273 = 423 K

Отсюда количество моль:

ν (C5H12) = pV / (RT) = 101.3 кПа ⋅ 30 л / (8.314 Дж ⋅ К -1 ⋅ моль -1 ⋅ 423 К) = 0.86 моль

ν (H2) = pV / (RT) = 101.3 кПа ⋅ 90 л / (8.314 Дж ⋅ К -1 ⋅ моль -1 ⋅ 423 К) = 2.59 моль

Поскольку пентан выделил водород, то количество моль (частиц) C5H12 равно C5H12-2х, т. е. ν (C5H12-2х) = 0.86 моль.

С другой стороны, m (C5H12-2х) = 61.92 г – 5.18 г = 56.74 г

Искомая молекулярная формула C5H6!

11. При каком молярном соотношении оксидов углерода получается смесь, которая в 2 раза тяжелее неона?

μ (СО) = 12 + 16 = 28 г/моль

Для смеси газов:

12. Вычислите среднюю молярную массу смеси, состоящей из 30% (по объему) сероводорода и 70% азота.

Для смеси газов:

Согласно закону Авогадро, в равных объемах любых газов при постоянных температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.

μ = [0.3 ⋅ 34 + 0.7 ⋅ 28] / [0.3 + 0.7] = 29.8 г/моль

13. Найдите плотность по водороду генераторного газа, имеющего следующий объемный состав: 25% СО, 70% N2, 5% CO2.

μ (СО) = 12 + 16 = 28 г/моль

Для смеси газов:

Согласно закону Авогадро, в равных объемах любых газов при постоянных температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.

μ = [0.05 ⋅ 44 + 0.25 ⋅ 28 + 0.7 ⋅ 28] / [0.05 + 0.25 + 0.7] = 28.8 г/моль

Плотность по водороду:

14. При добавлении какого газа к смеси равных объемов ацетилена и бутина-2 плотность новой смеси по воздуху не изменится? Ответ подтвердите расчетами.

Средняя молярная масса:

μ = [0.5 ⋅ 26 + 0.5 ⋅ 54] / [0.5 + 0.5] = 40 г/моль

При добавлении еще одного газа с молярной массой «у» получим:

Читайте так же:
Диод для выключателя legrand

μ = [x ⋅ 26 + x ⋅ 54 + (1-2x)y] / [x + x + (1 — 2x)]

Поскольку плотность по воздуху та же, то и средние молярные массы равны:

x ⋅ 26 + x ⋅ 54 + (1-2x)y = 40

y = [40 – 80x] / (1 – 2x) = 40 г/моль

Такую молярную массу имеет аргон (Ar) или пропин (С3Н4).

15. Вычислите объем фтороводорода, который надо добавить к 3.36 л криптона, чтобы средняя молярная масса полученной газовой смеси составила 60 г/моль.

μ (НF) = 1 + 19 = 20 г/моль

Средняя молярная масса:

[х ⋅ 20 + 3.36 ⋅ 83.8] / [х + 3.36] = 60

20х + 281.57 = 60х + 201.6

16. Чему равна относительная плотность по неону: а) аргона; б) газа, плотность которого при нормальных условиях равна 1.429 г/л, в) смеси NH3 и СН4, в которой на 1 атом углерода приходится 6 атомов водорода?

а) Молярные массы аргона и неона:

Плотность по неону:

DNe = μ (Ar) / μ (Ne) = 40 / 20 = 2

б) Молярный объем газов при нормальных условиях

Значит молярная масса неизвестного газа

μ (?) = 22.4 л/моль ⋅ 1.429 г/л = 32 г/моль

Плотность по неону:

в) Молярные массы:

Из условия знаем, что на каждый атом углерода приходится 6 атомов водорода, из которых 4 атома принадлежат молекуле СН4. Таким образом, соотношение количеств моль:

Типы газов

CO Угарный газ (Оксид углерода, окись углерода, монооксид углерода) — бесцветный ядовитый газ без вкуса и запаха. Горюч. Так называемый «запах угарного газа» на самом деле представляет собой запах органических примесей.

CH4 Метан простейший углеводород, бесцветный газ без запаха. Малорастворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты (обычно меркаптаны) со специфическим «запахом газа»

C3H8 Пропан органическое вещество класса алканов. Содержится в природном газе, образуется при крекинге нефтепродуктов, при разделении попутного нефтяного газа, «жирного» природного газа, как побочная продукция при различных химических реакциях. Как представитель углеводородных газов пожаро- и взрывоопасен, малотоксичен, не имеет запаха, обладает слабыми наркотическими свойствами.

CNG Cжатый природный газ, используемый в качестве моторного топлива вместо бензина, дизельного топлива и пропана. Он дешевле традиционного топлива, а вызываемый продуктами его сгорания парниковый эффект меньше по сравнению с обычными видами топлива, поэтому он безопаснее для окружающей среды.

LPG Сжиженные углеводородные газы смесь сжиженных под давлением лёгких углеводородов с температурой кипения от 50 до 0 °C редназначены для применения в качестве топлива. Состав может существенно различаться, основные компоненты: пропан, пропилен, изобутан, изобутилен, н-бутан и бутилен.

O3 Озон состоящая из трёхатомных молекул O3 аллотропная модификация кислорода. При нормальных условиях — голубой газ. При сжижении превращается в жидкость цвета индиго. В твёрдом виде представляет собой тёмно-синие, практически чёрные кристаллы.

NH3 Аммиак нитрид водорода, при нормальных условиях — бесцветный газ с резким характерным запахом (запах нашатырного спирта), почти вдвое легче воздуха.

H2S Сероводород бесцветный газ с запахом тухлых яиц и сладковатым вкусом. Химическая формула — H2S. Плохо растворим в воде, хорошо — в этаноле. Ядовит. При больших концентрациях разъедает многие металлы. Концентрационные пределы воспламенения с воздухом составляют 4,5 — 45% сероводорода.

Читайте так же:
Как высверлить обломанную шпильку

C2H5OH Этанол (этиловый спирт, метилкарбинол, винный спирт, часто в просторечии просто «спирт» или алкоголь) — одноатомный спирт.

H2 Водород в обычных условиях бесцветный газ, без вкуса и запаха, по виду не отличающийся от воздуха. Самый распространенный элемент во вселенной, первый элемент периодической системы элементов.

CO2 Углекислый газ: бесцветный газ (в нормальных условиях), без запаха, со слегка кисловатым вкусом.

РН3 ФОСФИН, фосфористый водород (РН3). Бесцветный высокотоксичный ГАЗ, получаемый в процессе реакции между фосфидом кальция и водой или разбавленной кислотой. Небольшие примеси дифосфина заставляют газ самопроизвольно воспламеняться.

SO2 Оксид серы в нормальных условиях представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом (запах загорающейся спички)

Cl2 Хлор — при нормальных условиях, ядовитый газ желтовато-зелёного цвета с резким запахом.

Природный газ Природный газ — смесь газов, образовавшаяся в недрах земли при анаэробном разложении органических веществ.

Бензин Бензин — горючая смесь лёгких углеводородов с температурой кипения от 30 до 200 °C. Плотность около 0,75 г/см³.

CCL4 Четыреххлористый углерод — Тетрахлорметан (четырёххлористый углерод) CCl4 бесцветная тяжёлая жидкость, по запаху напоминающая хлороформ, не горюча.

Фреон Фреон — техническое название группы насыщенных алифатических фторсодержащих углеводородов, применяемых в качестве хладагентов, пропеллентов, вспенивателей, растворителей.

NO2 Оксид азота — газ, красно-бурого цвета, с характерным острым запахом или желтоватая жидкость.

Контактная информация

Отгрузка датчиков газа со склада в Москве осуществляется только по предварительному заказу по телефону (495)795-08-05 или по электронной почте info@rct.ru

127015, Москва, ул. Новодмитровская, д. 2, корп. 2, этаж 14, офис «Радиотех»

Отгрузка товара Пн.—Пт. 09:00—18:00, обед 14:00—14:30

Минск

Белрадиотех-Трейд, 220014, Беларусь, г. Минск, 3-й Железнодорожный переулок, д. 10, пом. 245
Тел.: +375 (17) 276-27-14
Факс: +375 (17) 276-27-13
Сайт.: http://brtt.by

Gas Sensor — Датчики газа

Будьте в курсе последних событий, подпишитесь и узнавайте первым о новом приходе товара на склад.

Аргон, азот, углекислый газ — что стоит знать об этих технических газах?

Аргон, азот, углекислый газ - что стоит знать об этих технических газах? Мадис. Металлообработка на заказ по чертежам заказчика.

Технические газы имеют много применений. Можно с уверенностью сказать, что различные типы газов такого типа используются во всех областях нашей жизни. Что такое технические газы? Как вы их используете? Для чего он используется? Какие свойства имеют аргон, азот и углекислый газ? Вы найдете ответы на все вопросы, прочитав нашу статью. Она раскрывает информацию о технических газах в нескольких словах.

Аргон — не только для сварки

Перечень технических газов чрезвычайно длинный — их невозможно подробно обсудить, поэтому здесь мы сосредоточимся только на некоторых из наиболее часто используемых технических газов.

Аргон является одним из часто используемых технических газов. Это благородный газ, тяжелее воздуха. Нет цвета или запаха. Его отличительной особенностью является химическая инертность, что делает аргон отличным защитным газом, который работает даже при очень высоких температурах. Он используется в сварке и металлургии.

Читайте так же:
Как сделать фен для пайки своими руками

Также стоит знать, что хотя аргон не токсичен, он может нанести вред людям, потому что, подобно азоту, он стремится вытеснить кислород из окружающей среды. В дополнение к функции защитного газа во время сварки аргон также используется во время отжига и прокатки металлов и продувки расплавленного металла. Он также используется, в частности, в электронике в качестве защитной атмосферы. Стоит знать, что аргон также используется для теплоизоляции оконных стекол.

Азот — в пищевой, стекольной и химической промышленности

Азот — еще один важный технический газ — он составляет 78% нашей атмосферы, у него нет цвета, нет запаха или нет вкуса. Из-за того, что он негорючий, он хорошо подавляет процессы сжигания. Это очень сильный конденсатор низких температур. Кроме того, это инертный газ, который дает много возможностей для его использования. В пищевой промышленности азот используется во время упаковки, замораживания и охлаждения продуктов, а также для измельчения сыпучих продуктов.

При обработке металлов азот охлаждается матрицами и используется, в частности, во время лазерной и плазменной резки. Важным применением азота является также сохранение и замораживание крови и других биологических материалов. Но этот газ также используется, в частности, в стекольной и химической промышленности — он имеет много разных применений.

Углекислый газ — в пищевой промышленности и строительстве

Хотя мы обычно думаем об углекислом газе как о газе, связанном с загрязнением окружающей среды, CO2 также имеет много практических применений. В форме технического газа он используется, в частности, в пищевой промышленности — им наполняют напитки, замораживают и охлаждает пищу. Но это еще не все — двуокись углерода также используется в металлургии — для отверждения ядра, в металлообработке — в виде щита в процессе сварки и многое другое. Важная функция CO2 также заключается в замерзке грунта при работе в туннелях — поэтому он также необходим при строительстве.

Физические и химические свойства углекислого газа

Углекислый газ (двуокись углерода, угольный ангидрид, диоксид углерода) – оксид углерода (IV).

Формула – ( mathrm_ <2>). Молярная масса – 44 г/моль.

Химические свойства углекислого газа

Углекислый газ относится к классу кислотных оксидов, т.е. при взаимодействии с водой он образует кислоту, которая называется угольная. Угольная кислота химически неустойчива и в момент образования сразу же распадается на составляющие, т.е. реакция взаимодействия углекислого газа с водой носит обратимый характер:

( mathrm_<2>+mathrm_ <2>mathrm leftrightarrow mathrm_ <2>times mathrm_ <2>mathrm(text < solution >) leftrightarrow mathrm_ <2>mathrm_ <3>).

При нагревании углекислый газ распадается на угарный газ и кислород:

Как и для всех кислотных оксидов, для углекислого газа характерны реакции взаимодействия с основными оксидами (образованными только активными металлами) и основаниями:

Углекислый газ не поддерживает горения, в нем горят только активные металлы:

Углекислый газ вступает в реакции взаимодействия с простыми веществами, такими как водород и углерод:

Читайте так же:
Внутри чугунной отливки во время литья

При взаимодействии углекислого газа с пероксидами активных металлов образуются карбонаты и выделяется кислород:

( 2 mathrm_<2>+2 mathrm_ <2>mathrm_<2>=2 mathrm_ <2>mathrm_<3>+mathrm_ <2>uparrow ).

Качественной реакцией на углекислый газ является реакция его взаимодействия с известковой водой (молоком), т.е. с гидроксидом кальция, в которой образуется осадок белого цвета – карбонат кальция:

Физические свойства углекислого газа Углекислый газ – газообразное вещество без цвета и запаха. Тяжелее воздуха. Термически устойчив. При сжатии и охлаждении легко переходит в жидкое и твердое состояния. Углекислый газ в твердом агрегатном состоянии носит название «сухой лед» и легко возгоняется при комнатной температуре. Углекислый газ плохо растворим в воде, частично реагирует с ней. Плотность – 1,977 г/л.

Получение и применение углекислого газа Выделяют промышленные и лабораторные способы получения углекислого газа. Так, в промышленности его получают обжигом известняка (1), а в лаборатории – действием сильных кислот на соли угольной кислоты (2):

Углекислый газ используется в пищевой (газирование лимонада), химической (регулировка температур при производстве синтетических волокон), металлургической (защита окружающей среды, например, осаждение бурого газа) и других отраслях промышленности.

Примеры решения задач

Задание Какой объем углекислого газа выделится при действии 200 г 10%-го раствора азотной кислоты на 90 г карбоната кальция, содержащего 8% примесей, нерастворимых в кислоте? Решение Молярные массы азотной кислоты и карбоната кальция, рассчитанные с использованием таблицы химических элементов Д.И. Менделеева – 63 и 100 г/моль, соответственно. Запишем уравнение растворения известняка в азотной кислоте:

( mathrm_<3>+2 mathrm_ <3>rightarrow mathrmleft(mathrm_<3>right)_<2>+mathrm_ <2>uparrow+mathrm_ <2>mathrm ).

Содержание чистого (без примесей) карбоната кальция в известняке:

Тогда, масса чистого карбоната кальция:

( mathrmleft(mathrm_<3>right)_>=90 times 92 / 100 %=82,8 mathrm <г>).

Количество вещества карбоната кальция равно:

( nleft(C a C O_<3>right)=mleft(C a C O_<3>right)_ / Mleft(C a C O_<3>right) );

( nleft(mathrm_<3>right)=82,8 / 100=0,83 mathrm <моль>)

Масса азотной кислоты в растворе будет равна:

( mathrmleft(mathrm_<3>right)=200 times 10 / 100 %=20 mathrm <г>)

Количество вещества азотной кислоты кальция равно:

( nleft(H N O_<3>right)=20 / 63=0,32 ) моль

Сравнивая количества веществ, вступивших в реакцию, определяем, что азотная кислота находится в недостатке, следовательно дальнейшие расчеты производим по азотной кислоте. Согласно уравнению реакции ( n(H N O 3) : n(C O 2)=2 : 1 ), следовательно n(CO2) = 1/2×n(HNO3) = 0,16 моль. Тогда, объем углекислого газа будет равен:

V(CO2) = 0,16×22,4 = 3,58 г.

Ответ Объем углекислого газа — 3,58 г.

Задание Найдите объем углекислого газа массой 35 г.

Решение Масса вещества и его объем связаны между собой через количество вещества. Запишем формулы для вычисления количества вещества с помощью его массы и объема:

Приравняет выражения, записанные справа и выразим объем:

Вычислим по выведенной формуле объем углекислого газа. Молярная масса углекислого газа, рассчитанная с использованием таблицы химических элементов Д.И. Менделеева – 44 г/моль.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector