Задачи для самостоятельного решения

1.1. Привести к нормальным условиям газ, занимающий при 370 К и давлении 1,23∙10⁵ Па объем 2,5 л.

1.2. Какое количество диоксида углерода при давлении 5,066∙10⁴ Па и температуре 323 К занимает одинаковый объем с 1 г гелия при давлении 1,013∙10⁴ Па и температуре 273,15 К? Чему равны плотности этих газов?

1.3. Наивысшая температура в газгольдере летом 315 К, наименьшая зимой 243 К. Рассчитать, насколько больше (по массе) метана может вместить газгольдер объемом 2000 м³ зимой, чем летом, если давление постоянно и равно 0,104 МПа (изменением объема газгольдера при понижении температуры пренебречь).

1.4. Для газовой смеси состава (мас.%): хлор – 67; бром – 28; кислород – 5, вычислить:

а) объемный состав;

б) парциальные давления компонентов;

в) объем 1 кг смеси.

Общее давление 1,013∙10⁵ Па, температура 373 К.

1.5. Из кислородного баллона вместимостью 8 л кислород при давлении 120 атм вытек в резервуар вместимостью 7,5 м³ , наполненный воздухом под давлением 740 мм рт. ст. и 298 К. Вычислить общее давление в резервуаре и парциальные объемы азота и кислорода. Содержание азота и кислорода в воздухе принять равным 79 и 21 об.%.

1.6. Какое количество углекислого газа может вместить стальной сосуд объемом 0,5∙10^-3 м³ при температуре 473 К и давлении 2,026 МПа?

1.7. Вычислить объем 1 кг метана при температуре 298 К и давлении 3,039 МПа.

1.8. Определить парциальное давление этилбензола в смеси его с водяным паром на входе в реактор дегидрирования, если на 1 кг этилбензола в смеси приходится 2,6 кг воды, а температура воды 605 °С, давление 780 мм рт. ст.

1.9. Смесь азота и водорода в объемном отношении 1:3 находится при 450 °С и 20 МПа. Какова молярная концентрация компонентов этой смеси? Каким станет результат, если:

а) повысить давление на 20 %;

б) понизить давление в 2 раза;

в) повысить температуру на 50 °С?

1.10. Содержание аммиака в аммиачно-воздушной смеси, поступающей в контактный аппарат для окисления аммиака, составляет 11 % (об.). Каковы парциальные давления аммиака и кислорода в этой смеси, если ее температура 160 °С, а давление 0,73 МПа? Содержание кислорода в воздухе принять равным 21 % (об.).

1.11. Исходная реакционная смесь для окислительного аммонолиза пропилена готовится смешением пропилена, аммиака и воздуха в объемном отношении 10:2:12. Определить значения парциальных давлений компонентов этой смеси в момент поступления ее в реактор, если температура в аппарате 465 °С, давление 0,21 МПа. Содержание кислорода в воздухе принять равным 20 % (об.), содержание азота – 80 % (об.).

1.12. Вычислить степень диссоциации фосгена, если 2 г фосгена, нагретые до 500 °С, занимают при давлении 1 атм. объем 1,985 л.

1.13. При температуре 2500 °С и давлении 1 атм. вода частично диссоциирует на водород и кислород. При этих условиях 10 л H₂O, частично распавшейся и находящейся в  равновесии с H₂ и O₂ , весят 0,7757 г. Вычислить степень диссоциации H₂O при указанных условиях.

1.14. При температуре 627 °С и давлении 1 атм SO₃ частично диссоциирует на SO₂ и O₂. При этих условиях 1 л равновесной смеси весит 0,94 г. Вычислить парциальные давления газов в смеси.

1.15. Молекулярная масса паров йода при температуре 800°С и давлении 1 атм равна 241 г/моль, а при том же давлении , но при температуре 1027 °С она равна 212 г/моль. Вычислить степень диссоциации α и коэффициент i для разных давлений.

1.16. При температуре 70 °С и давлении 1 атм N₂O₄ диссоциирует на 65,6 % с образованием NO₂. Вычислить кажущуюся молекулярную массу N₂O₄ при данных условиях.

1.17. Вычислить по уравнению Ван-дер-Ваальса температуру, при которой объем 1 кг метана станет равным 0,1 м³ при давлении 2,026 МПа.

1.18. Вычислить для углекислого газа постоянную b в уравнении Ван-дер-Ваальса.

1.19. До какой температуры можно нагреть стальной сосуд вместимостью 0,01 м³, содержащий 5 кг газа, если предельно допустимое давление 15,2 МПа. Рассчитать значения температур для кислорода и аммиака.

1.20. В некотором промышленном процессе азот нагревают до температуры 500 К в реакторе с постоянным объемом 1,000 м³. Первоначально реактор заполняют азотом при 300 К и 100 атм. Масса газа равна 92,4 кг. Используя уравнение Ван-дер-Ваальса, определить приблизительное давление газа в реакторе при рабочей температуре 500 К.

1.21. Предположим, что 10,0 моль этана поместили в сосуд объемом 4,860 л при температуре 27 °С. Оценить величину давления, создаваемого этаном, исходя из уравнения состояния:

а) идеального газа;

б) газа Ван-дер-Ваальса.

1.22. Некоторый газ подчиняется уравнению газа Ван-дер-Ваальса с коэффициетом a = 0,76 м⁶·Па∙моль^–2 . Было найдено, что его объем равен 4,00∙10^–4 м³∙моль^–1 при температуре 288 К и давлении 4,0 МПа. Используя эти данные, рассчитать значение параметра b в уравнении Ван-дер-Ваальса.

1.23. В сосуде емкостью 6 л находится азот под давлением 310⁶ Па. После добавления кислорода давление смеси стало равным 3,410⁶ Па. Какова объемная доля кислорода в  смеси?

1.24. В газометре над водой при температуре 25 °С находится 5,2 л кислорода под давлением 102,4 кПа. Каков объем сухого кислорода, если давление насыщенного водяного пара при той же температуре составляет 3,164 кПа?

1.25. Общее давление в смеси аргона и водорода составляет 108,6 кПа. Какова объемная доля аргона, если парциальное давление водорода составляет 105,2 кПа?

1.26. Колба емкостью 0,75 л, наполненная кислородом при 20 °С, имеет массу 132 г, масса пустой колбы 130,79 г. Вычислить давление кислорода.

1.27. В закрытом сосуде емкостью 3 л смешаны 0,5 л азота и 2,5 л водорода. Их начальные давления равны 103,5 и 93,7 кПа соответственно. Определить парциальные давления газов и общее давление смеси.

1.28. Баллон с газом (P = 3,2 МПа, T = 290 К) нагрели до 40 °С. Определить давление газа в баллоне.

1.29. Баллон емкостью 10 л содержит при 27 °С 1 моль кислорода. Вычислить давление кислорода в баллоне.

1.30. Вычислить объемные доли (%) оксидов углерода (II) и (IV), парциальные давления которых в смеси составляют 0,24 и 0,17 кПа соответственно.