LISTA 6. Gazy. Jednostki ciśnienia. Podstawowe prawa

LISTA 6. Gazy. Jednostki ciśnienia. Podstawowe prawa gazowe. Ciśnienie
parcjalne.
Literatura:
1. W. Ufnalski, Podstawy obliczeń chemicznych z programami
komputerowymi, WNT Warszawa 1999 Rozdz. 3.2 – 3.3 str. 55 - 67,
Rozdz. 5.1.3 (100 –105), 5.2.5 (125-130)
2. L. Jones, P. Atkins, “Chemia ogólna”, PWN Warszawa 2004,
Rozdz.5.2-5.11 (184-206, str. 218-225)
Uwaga: 1 atm = 101325 Pa = 1,01325 bar = 760 Tr (mm Hg) = 14,69595 psi
1. Do powłoki balonu Felixa Baumgatnera wprowadzono 5097 m3 helu. W
momencie startu temperatura w Roswell wynosiła 14 C, a ciśnienie 913 hPa.
Po wzniesieniu na wysokość 39,045 km hel rozprężył się do całej objętości
3
powłoki wynoszącej 849505 m . Oblicz ciśnienie panujące na tej wysokości,
przyjmując, że temperatura powietrza wynosiła -14 C. (Odp.: ok. 5 hPa)
2. W celu katalitycznego uwodornienia 100,0 g propenu, pobierano w temperaturze 20 C wodór z butli o pojemności 50,0 dm3, w której początkowe ciśnienie wynosiło 5,00 MPa. Oblicz, jakie ciśnienie będzie panowało w butli po
zakończeniu reakcji, zakładając jej stuprocentową wydajność. (Odp.: 4,88
MPa)
3. Podstawową reakcją odpowiadajacą za wypełnienie samochodowej
poduszki powietrznej w samochodzie jest rozkład azydku sodu:
2 NaN3 → 2 Na + 3 N2
Powstający w reakcji sód redukuje azotan(V) potasu, generując dodatkową
ilość azotu:
10 Na + 2 KNO3 → K2O + 5 Na2O + N2
Oblicz masę azydku sodu niezbędną do wypełnienia azotem poduszki
3
kierowcy o pojemności 40 dm . Przyjmij, że objętość ta zmierzona jest w
warunkach normalnych. (Odp.: 72,5 g)
4. Pewien związek organiczny składający się z węgla, wodoru i tlenu zawiera
44,4% O i 5,6% H. Próbka 0,124 g tego związku przeprowadzonego w stan
pary w wyniku ogrzewania w temperaturze 120 C i pod ciśnieniem 120,0
3
kPa, zajmowała objętość 23,5 cm . Wyznacz wzór rzeczywisty związku.
5. Określ wzór rzeczywisty gazowego krzemowodoru, o gęstości względem
azotu równej 2,22, zawierającego 90,30% Si. (Odp.: Si2H6)
6. Objętość pewnej ilości azotu zebranego nad wodą w temperaturze 28 °C i
3
pod ciśnieniem 995,0 hPa wynosi 40,0 cm . Wiedząc, że prężność
nasyconej pary wodnej w temperaturze 301 K jest równa 28,5 Tr, oblicz, jaką
objętość zajmowałaby ta ilość azotu jako azot suchy w warunkach
normalnych. (Odp. 34,3 cm3)
7. Piłka używana przez koszykarzy NBA powinna mieć 29,5 cala (75 cm)
obwodu i być napompowana o ok. 8 psi powyżej ciśnienia atmosferycznego.
Oblicz, ile moli azotu i tlenu znajduje się w piłce napełnionej powietrzem w
temperaturze 72 F (22 C). Przyjmij, że powietrze zawiera 78% objętościowych azotu i 21% tlenu. (Odp.: 0,355 mol N2 i 0,096 mol O2)
8. Gas blender (specjalista od mieszania gazów) napełnił pod ciśnieniem
230,0 barów i w temperaturze 20 C butlę o pojemności 25 litrów mieszaniną
trimix 4/80, przeznaczoną do głębokiego nurkowania (trimix stanowi
mieszaninę tlenu, helu – podaje się kolejno ich zawartości w procentach
objętościowych – oraz azotu). Oblicz masę gazu zawartego w butli oraz
ciśnienia cząstkowe składników. (Odp.: m = 2,11 kg, p(O2) = 9,2 bar, p(He) =
184,0 bar, p(N2) = 36,8 bar)
9. Kolba zawiera mieszaninę azotu i argonu. Gęstość tej mieszaniny gazowej
jest równa 0,52 kg/m3. Oblicz ułamki molowe składników mieszaniny oraz jej
skład w procentach wagowych, jeżeli ciśnienie całkowite jest równe 0,045
MPa, a temperatura wynosi 330 K. (Odp.: x(N2) = 0,69, cp(N2) = 61%wag.)
10. Ciśnienie mieszaniny gazowej otrzymanej przez zmieszanie dwutlenku
siarki i tlenu w stosunku wagowym 1 : 2 wynosi 250 kPa w temperaturze 40
C. Oblicz ciśnienia cząstkowe oraz stężenia molowe składników tej
mieszaniny gazowej. (Odp.: p(SO2) = 50 kPa; c(SO2) = 0,019 M)
11. W temperaturze 3000 K pod ciśnieniem 101 kPa 9,03% cząsteczek
gazowego wodoru jest zdysocjowanych na atomy. Jaka jest gęstość wodoru w
tych warunkach? Jaką gęstość miałby wodór w tych warunkach, gdyby jego
cząsteczki nie ulegały dysocjacji? (Odp.: 7,43 g/m3, 8,10 g/m3).
12. W podwyższonej temperaturze gazowy PCl5 dysocjuje na PCl3 i Cl2. W
zbiorniku o pojemności 0,700 dm3, w którym ogrzano do temperatury 250 C
odważkę PCl5 o masie 1,874 g, panowało ciśnienie 98,35 kPa. Oblicz, jaka
część początkowej ilości PCl5 uległa w tych warunkach dysocjacji (oblicz
stopień dysocjacji) oraz ciśnienia cząstkowe składników mieszaniny. (Odp.: 
= 76%; p(PCl5) = 13,50 kPa, p(PCl3) = p(Cl2) = 42,43 kPa)
1