2. Основні газові закони

В основі розв’язування задач даного типу лежать газові закони: закон Авогадро, закон Бойля-Маріотта, закон Гей-Люссака, рівняння Менделєєва – Клапейрона.

Студенти повинні вміти: здійснювати переходи від нормальних умов до реальних, користуючись даними законами; обчислювати молярну масу газу, його об’єм та масу за рівнянням Менделєєва-Клапейрона.

Основні поняття даної теми представлені в таблиці:

Закон Бойля- Маріотта	При сталій температурі тиск, що спричиняє дана маса газу, обернено пропорційний об’єму газу. або pV = const
Закон Гей-Люссака	При сталому тиску об’єм газу змінюється прямо пропорційно абсолютній температурі: або const
Об’єднаний газовий закон	виражає залежність між об’ємом газу, тиском і температурою (об’єднує закони Бойля – Маріотта та Гей–Люссака): ; де р0, V0, Т0 – тиск, об’єм та температура за нормальних умов, р, V, Т – тиск, об’єм та температура за інших умов
Нормальні умови	p0 = 101,3 кПа = 1 атм. = 760 мм рт. ст. Т0=273 К
Рівняння Менделєєва- Клапейрона	р V = νRT, ν = р V = RT
Універсальна газова стала	R = 8,31 кДж/моль·К = 0,082 л·атм/моль·К = = 62630 мл·мм рт.ст./ моль·К

Приклад 2.1. За нормальних умов 1 г повітря займає об’єм 773 мл. Який об’єм займе та ж маса повітря при 0С та тиску, що дорівнює 93,3 кПа?

Дано:	Розв´язання:
m (пов) = 1 г V0 (пов) = 0,773 л t = 00C р = 93,3 кПа	; V = ; V = =0,84 (л)
V (пов) - ?
Відповідь: об´єм повітря 0,84 л.

Приклад 2.2. Визначити молярну масу речовини, якщо 600 мл її пари при 87С і тиску 83,2 кПа дорівнює 1,30 г.

Розв’язання

Із рівняння МенделєєваКлапейрона можна виразити молярну масу речовини:

г/моль.

Таким чином, молярна маса речовини дорівнює 78 г/моль.

Контрольні завдання

31. Обчисліть масу 1 м³ карбон (IV) оксиду при 27С та 101,3 кПа.

32. Обчисліть молярну масу речовини, якщо маса 87 мл пари її при 62С та 101 кПа дорівнює 0,24 г.

33. При 17С та 104 кПа газ займає об'єм 480 л. Приведіть об'єм газу до н.у.

34. Обчисліть молярну масу газу, якщо маса 624 мл його при 17С та 104 кПа дорівнює 1,56 г.

35. При 7С та 100 кПа газ займає об'єм 600 м³. Визначте об'єм газу при -13С та 80 кПа.

36. Тиск газу в закритому балоні при 12С дорівнює 100 кПа. Визначте, яким стане тиск при зміні температури до 30С.

37. Визначте, на скільки градусів треба нагріти газ, що знаходиться в закритому балоні при температурі 0С, щоб тиск його збільшився вдвічі.

38. Визначте двома способами об'єм 10 г водню при температурі 17С та тиску 506,5 кПа.

39. Визначте температуру, при якій маса 1 л карбон (ІV) оксиду буде дорівнювати 1 г, якщо тиск дорівнює 152 кПа.

40. В закритому балоні об'ємом 5,6 л знаходиться при 0С суміш, що містить 2,2 г карбон (ІV) оксиду, 4 г кисню та 1,2 г метану. Визначте процентний склад суміші за об'ємом.

41. Визначте кількість молів кисню та азоту, що міститься в 1 л повітря при 22С та 100 кПа.

42. Визначте молярну масу ацетону, якщо маса 500 мл його пари при 87С і тиску 96 кПа дорівнює 0,93 г.

43. Газометр об'ємом 20 л наповнений газом. Густина цього газу за повітрям 0,40, тиск 103,3 кПа, температура 17С. Обчисліть масу газу.

44. В закритому балоні знаходиться 160 г кисню під тиском 121,6 кПа при 12С. Визначте масу карбон (ІV) оксиду в об'ємі балону, якщо газ знаходиться під тиском 202,6 кПа та температурі 37С.

45. Розрахуйте кількість речовини (моль) кисню об'ємом 33,6 л при 101,3 кПа та 25 °С.

46. Температура 1 л повітря 17С, а тиск 101,3 кПа. Встановіть, як зміниться об’єм повітря, якщо знизити температуру до -75С. Тиск залишається незмінним.

47. Розрахуйте об'єм (м³) азоту, що займає 3,01∙10²¹ його молекул при 101,3 кПа та 25°С

48. Газ займає об’єм 1 м³ (н.у.). Встановіть до якої температури треба нагріти газ, щоб його об’єм став втричі більшим, якщо тиск незмінний.

49. Обчисліть тиск, який матиме хлор масою 2,6 г і об’ємом 3 л при температурі 23С.

50. Кисень масою 0,1 кг займає об’єм 0,02 м³ при температурі 20С. Визначте тиск кисню.

51. Прожарюванням СаСО₃ одержують СО₂. Визначте масу кальцій карбонату, яку треба взяти, щоб одержати при 15С і тиску 104 кПа газ об’ємом 25 л.

52. Визначте об’єм 0,1 кг газової суміші складу 2СО+2СО₂ при 50С і тиску 96,6 кПа.

53. Встановіть, який тиск матиме 500 г етилену об’ємом 20 л при температурі -2С.

54. Температура 1 л повітря 17С, а тиск 101,3 кПа. Встановіть, як зміниться об’єм повітря, якщо нагріти газ до 75С. Тиск залишається незмінним.

55. Визначте, який об’єм за н.у. займіть 400 мл газу, температура якого 50С, при тиску 0,954∙10⁵ кПа.

56. При температурі 17С та тиску 1,040∙10⁵ кПа маса 624 мл газу дорівнює 1,56 г. Визначте молярну масу газу.

57. Газ, густина якого за повітрям 0,6, міститься в об’ємі 0,02 м³ під тиском 1,03810⁵ Па при температурі 20С. Визначте масу газу.

58. Об’єм гумової камери дорівнює 0,025 м³, тиск у ній 5066,5 кПа. Визначте масу повітря, яке знаходиться в камері, якщо температура в ній 20С.

59. Обчисліть молярну масу газу, якщо 7 г його при температурі 20С і тиску 25,3 кПа займають об’єм 22,1 мл.

60. Тиск повітря в гумовій камері дорівнює 303,99 кПа, температура 15С. Як зміниться тиск у камері, якщо підвищити температуру до 60С. Об’єм вважати постійним.