3 Адачи

28- При 17°С некоторое количество газа занимает объем -580 мл. Какой объем займет это же количество газа при 100°С, если давление его останется неизменным?

29. Давление газа, занимающего объем 2,5 л, равно 121,6 кПа (912 мм рт. ст.). Чему будет равно давление, если, не изменяя температуры, сжать газ до объема в 1 л?

30. На сколько градусов надо нагреть газ, находящийся в за­крытом сосуде при 0°С, чтобы давление его увеличилось вдвое?

31. При 27°С и давлении 720 мм рт. ст. объем газа равен 5 л. Какой объем займет это же количество газа при 39°С и давлении 104 кПа?

32. При 7°С давление газа в закрытом сосуде равно 96,0 кПа. Каким станет давление, если охладить сосуд до —33°С?

33. При нормальных условиях 1 г воздуха занимает объем 773 мл. Какой объем займет та же масса воздуха при 0°С и давлении, равном 93,3 кПа (700 мм рт. ст.)?

34. Давление газа в закрытом сосуде при 12°С равно 100 кПа (750 мм рт. ст.). Каким станет давление газа, если нагреть сосуд до 30°С?

35. В стальном баллоне вместимостью 12 л находится при 0°С кислород под давлением 15,2 МПа. Какой объем кислорода, на­ходящегося при нормальных условиях, можно получить из такого баллона?

36. Температура азота, находящегося в стальном баллоне под давлением 12,5 МПа, равна 17°С. Предельное давление для бал­лона 20,3 МПа. При какой температуре давление азота достигнет предельного значения?

37. При давлении 98,7 кПа и температуре 91°С некоторое ко­личество газа занимает объем 680 мл. Найти объем газа при нормальных условиях.

38. При взаимодействии 1,28 г металла с водой выделилось 380 мл водорода, измеренного при 21°С и давлении 104,5 кПа (784 мм-рт. ст.). Найти эквивалентную массу металла.

Вопросы для самоконтроля

29. Как следует изменить условия, чтобы увеличение массы данного газа не привело к возрастанию его объема: а) понизить температуру; б) увеличить давление; в) нельзя подобрать условий?

30. Какие значения температуры и давления соответствуют нор­мальным условиям для газов: a) t = 25°С, Р = 760 мм рт. ст.;

б) t = 0°С, Р = 1,013 ■ 10⁵ Па; в) t = 0°С, Р = 760 мм рт. ст.?

1. ПАРЦИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ ГАЗА

Парциальным давлением газа в смеси называется давление, ко­торое производил бы этот газ, занимая при тех же физических условиях объем всей газовой смеси.

Пример 1. Смешивают 2 л Ог и 4 л SO2, взятых при одинаковом давлении, равном 100 кПа (750 мм рт. ст.); объем смеси 6 л. Определить парциальное да­вление газов в смеси.

Решение. По условию задачи объем кислорода увеличился после смешения в 6/2 = 3 раза, объем диоксида серы — в 6/4 = 1,5 раза. Во столько же раз умень­шились парциальные давления газов. Следовательно, ро₂ = 100/3 = 33,3 кПа, p_S0₂ = 100/1,5 = 66,7 кПа.

Согласно закону парциальных давлений, общее давление смеси газов, не вступающих друг с другом в химическое взаимо­действие, равно сумме 'парциальных давлений газов, составляю­щих смесь.

Пример 2. Смешивают 3 л С О 2 i с 4 л О2 и 6 л N2. До смешения давление СО2, Ог и N2 составляло соответственно 96, 108 и 90,6 кПа. Общий объем смеси

10. л. Определить давление смеси.

Решение. Аналогично решению предыдущей задачи находим парциальные давления отдельных газов:

Pco_s - 96 ■ 3/10 = 28,8 кПа;

ро₂ = Ю8 • 4/10 = 43,2 кПа;

PN₂ = 90,6 ■ 6/10 = 54,4 кПа.

Общее давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений:

Р - 28,8 + 43,2 + 54,4 = 126,4 кПа.

Если газ собран над жидкостью, то при расчетах следует иметь в виду, что его давление является парциальным и равно разности общего давления газовой смеси и парциального давления пара жидкости.

Пример 3. Какой объем займут при нормальных условиях 120 мл азота, со­бранного над водой при 20°С и давлении 100 кПа (750 мм рт. ст.)? Давление насыщенного пара воды при 20°С равно 2,3 кПа.

Решение. Парциальное давление азота равно разности общего давления и парциального давления пара воды:

Рк₂~ р ~ Рн₂ О = 100 - 2,3 = 97,7 кПа.

Обозначив искомый объем через Vo и используя объединенное уравнение за­конов Бойля — Мариотта и Гей-Люссака, находим:

V₀ = PVTo/TPq = 97,7 • 120 - 273/(293 • 101,3) = 108 мл.