Συμβουλές για τον υπολογισμό του μερικού όγκου αερίου

Αυτό το κείμενο προτείνει συμβουλές για τον υπολογισμό του μερικού όγκου ενός αερίου. Θυμηθείτε ότι το μερικός όγκος ενός αερίου είναι ο χώρος που καταλαμβάνει ένα αέριο μέσα σε ένα δοχείο, όταν ασκείται η πλήρης πίεση του μείγματος αερίου.

Ο υπολογισμός του μερικού όγκου ενός αερίου μπορεί να λάβει υπόψη διάφορες μεταβλητές, όπως:

• Η ποσότητα της ύλης στο αέριο.

• Η ποσότητα της ύλης στο μείγμα αερίων.

• Η συνολική πίεση του μείγματος αερίων.

• Ο συνολικός όγκος του μείγματος αερίων.

• Το κλάσμα της ποσότητας της ύλης στο αέριο.

• Η θερμοκρασία του μείγματος αερίων στο Kelvin.

Ακολουθήστε τώρα το συμβουλές για τον υπολογισμό του μερικού όγκου ενός αερίου, στις οποίες χρησιμοποιούμε όλες τις παραπάνω μεταβλητές:

→ 1η συμβουλή: Τύποι

• Για τον υπολογισμό του συνολικού όγκου (V_τ) του μείγματος αερίων, χρησιμοποιήστε:

Vt = V_Ο + V._σι + V._ΝΤΟ + ...

• Για τον υπολογισμό του μερικού όγκου ενός αερίου από το κλάσμα σε ποσότητα ύλης αερίου (X_Ο ) και ο συνολικός όγκος (V_τ), χρήση:

Β_Ο = Χ_Ο
Β_τ

• Για τον υπολογισμό του κλάσματος της ποσότητας ύλης στο αέριο (X

  _Ο, χρησιμοποιούμε τη σχέση μεταξύ της ποσότητας της ύλης στο αέριο (n_Ο) και το μείγμα (n_τ):

Χ_Ο = όχι_Ο
nt

• Για τον υπολογισμό του μερικού όγκου ενός αερίου από τις ποσότητες ύλης στο αέριο και το μείγμα (n_τ), χρήση:

Β_Ο= όχι_Ο
Β_τ όχι_τ

• Για να υπολογίσετε την ποσότητα της ύλης σε ένα αέριο, απλώς διαιρέστε τη μάζα με αυτήν μοριακή μάζα (υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον μοριακό τύπο της ουσίας):

όχι_Ο = Μ_Ο
Μ_Ο

• Για τον υπολογισμό του ποσού της συνολικής ύλης (n_τ) του μείγματος, πρέπει να προσθέσουμε τις ποσότητες ύλης όλων των αερίων:

όχι_τ = ν_Ο + ν_σι + ν_ΝΤΟ + ...

• Τύπος που αφορά τη μερική πίεση (P_Ο ) και τη μερική ένταση (V_Ο ) ενός αερίου:

Π_Ο= Β_Ο
Π_τ Β_τ

→ 2η συμβουλή

Όταν η άσκηση απαιτεί υπολογισμό μερικού όγκου, αλλά παρέχει μερικές πιέσεις των αερίων του μείγματος:

• Ένα βασικό στοιχείο που θα προσφέρει η άσκηση, εκτός από μερικές πιέσεις, είναι ο όγκος του συστήματος.

• Οι παρεχόμενες μερικές πιέσεις πρέπει να προστεθούν για να βρεθεί η συνολική πίεση του συστήματος (Pt):

Π_τ = Ρ_Ο + Ρ_σι + Ρ_ΝΤΟ

• Για να προσδιορίσετε τον μερικό όγκο κάθε αερίου στο μείγμα, απλώς χρησιμοποιήστε την ακόλουθη έκφραση:

Π_Ο= Β_Ο
Π_τ Β_τ

Παράδειγμα:Ένα μείγμα σχηματίζεται από τα αέρια CO, O₂ και έτσι₂, σε δοχείο του οποίου η ένταση είναι 5L. Κάθε αέριο που περιέχεται στο δοχείο έχει την ακόλουθη μερική πίεση, αντίστοιχα: 0,50 atm, 0,20 atm και 0,30 atm. Υπολογίστε τους μερικούς όγκους για καθένα από τα συστατικά αυτού του μείγματος αερίων.

1ο βήμα: Προσθέστε τις μερικές πιέσεις (0,50 atm, 0,20 atm και 0,30 atm) των τριών παρεχόμενων αερίων (CO, O₂ και έτσι₂):

Π_τ = Ρ_CO + Ρ_Ο2 + Ρ_SO2

Π_τ = 0,5 + 0,2 + 0,3

Π_τ = 1 atm

2ο βήμα: Υπολογίστε τον μερικό όγκο CO χρησιμοποιώντας τον συνολικό όγκο (5L), τη μερική του πίεση (0,5 atm) και τη συνολική πίεση (1 atm) στην έκφραση:

Π_CO = Β_CO
Π_τ Β_τ

0,5 = Β_CO
15

1. Β_CO = 0,5.5

Β_CO = 2,5 λίτρα

3ο βήμα: Υπολογίστε τη μερική ένταση του O₂ χρησιμοποιώντας τον συνολικό όγκο (5L), τη μερική του πίεση (0,2 atm) και τη συνολική πίεση (1 atm) στην έκφραση:

Π_Ο2= Β_Ο2
Π_τ Β_τ

0,2 = Β_Ο2
1 5 

1. Β_Ο2 = 0,2.5

Β_Ο2 = 1 λίτρο

Βήμα 4: Υπολογίστε τη μερική ένταση του λειτουργικού συστήματος₂ χρησιμοποιώντας τον συνολικό όγκο (5L), τη μερική του πίεση (0,2 atm) και τη συνολική πίεση (1 atm) στην έκφραση:

Π_SO2= Β_SO2
Π_τ Β_τ

0,3 =  Β_SO2
1 5

1. Β_SO2 = 0,3.5

Β_SO2 = 1,5 λίτρο

→ 3η συμβουλή

Υπολογισμός του μερικού όγκου ενός αερίου χρησιμοποιώντας γραμμομοριακά ποσοστά:

• Σε αυτόν τον τύπο κατάστασης, η άσκηση παρέχει τη συνολική πίεση, τα γραμμομοριακά ποσοστά αερίων και τον συνολικό όγκο του συστήματος.

• Τα γραμμομοριακά ποσοστά που δίνονται είναι τα κλάσματα σε ποσότητα ύλης κάθε αερίου. Για να τα χρησιμοποιήσετε σε υπολογισμούς, διαιρέστε με 100.

• Ο τύπος που υποδεικνύεται για τον προσδιορισμό του μερικού όγκου αερίου έχει ως εξής:

Β_Ο = Χ_Ο
Β_τ

Παράδειγμα: Ο αέρας είναι ένα μείγμα αερίων. Περισσότερο από το 78% αυτού του μείγματος είναι άζωτο. Το οξυγόνο αντιπροσωπεύει περίπου 21%. Αργό, 0,9% και διοξείδιο του άνθρακα, 0,03%. Τα υπόλοιπα αποτελούνται από άλλα αέρια. Ο όγκος που καταλαμβάνεται από το οξυγόνο σε αυτό το μείγμα, σε περιβάλλον 10 L, είναι ίσος με;

1ο βήμα: μετατρέψτε το ποσοστό αερίου οξυγόνου (O₂) σε μοριακό κλάσμα διαιρώντας τη δεδομένη τιμή με 100:

Χ_Ο2 = 21
100

Χ_Ο2 = 0,21

2ο βήμα: χρησιμοποιήστε τον συνολικό όγκο (33,6L) και το κλάσμα σε ποσότητα ύλης του O₂ (0.21) στην έκφραση:

Β_Ο2 = Χ_Ο2
Β_τ

Β_Ο2 = 0,21
10

Β_Ο2 = 10. 0,21

Β_Ο2 = 2,1 λίτρα

→ 4η συμβουλή

Όταν η άσκηση ενημερώνει όγκους, θερμοκρασίες και πιέσεις κάθε αερίου, τότε λέει ότι αναμίχθηκαν και άρχισαν να ασκούν νέα πίεση.

• Σε αυτήν την περίπτωση, έχουμε τον όγκο, την πίεση και τη θερμοκρασία κάθε αερίου ξεχωριστά.

• Η άσκηση θα ενημερώσει την πίεση που ασκεί το μείγμα αυτών των αερίων σε νέα θερμοκρασία.

• Υπολογίστε τον αριθμό γραμμομορίων κάθε αερίου (n_Ο) μέσω της πίεσης, του όγκου και της θερμοκρασίας του (σε Kelvin) στην έκφραση του clapeyron:

Π_Ο.V_Ο = ν_Ο.R.T

Αφού υπολογίσετε τον αριθμό γραμμομορίων κάθε αερίου, είναι απαραίτητο να τα προσθέσετε μαζί για να προσδιορίσετε τον συνολικό αριθμό γραμμομορίων (n_τ):

όχι_τ = ν_Ο + ν_σι + ...

Με τον αριθμό των γραμμομορίων, πρέπει να προσδιορίσουμε τον συνολικό όγκο μέσω της συνολικής πίεσης του δοχείου και της θερμοκρασίας, επίσης στην εξίσωση Clapeyron

Π_τ.V_τ = ν_τ.R.T

Στο τέλος θα έχουμε αρκετά δεδομένα για να υπολογίσουμε τον μερικό όγκο κάθε αερίου (V_Ο) μέσω του αριθμού mol του (n_Ο), συνολικός αριθμός mole και συνολικός όγκος στην παρακάτω έκφραση:

Β_Ο = όχι_Ο
Β_τ όχι_τ

Παράδειγμα:Όγκος 8,2 L αερίου υδρογόνου στους 227 ° C, ασκώντας πίεση 5 atm και όγκος 16,4 L αερίου αζώτου, στους 27 ° C και 6 atm, μεταφέρονται σε άλλο δοχείο διατηρούμενο σε σταθερή θερμοκρασία -73 ° C. Γνωρίζοντας ότι το μείγμα ασκεί τώρα πίεση 2 atm, υπολογίστε τον όγκο του δοχείου και τους μερικούς όγκους κάθε αερίου. Δεδομένα: R = 0,082 atm. ΕΛΙΑ δερματος^-1.Κ^-1

1ο βήμα: Υπολογίστε τον αριθμό γραμμομορίων κάθε αερίου χρησιμοποιώντας όγκο, θερμοκρασία (σε Kelvin; απλώς προσθέστε τη δεδομένη τιμή στο 273) και πιέστε:

• Για αέριο υδρογόνο (Η₂)

Π_Η2.V_Η2 = ν_Η2RT

5.8.2 = ν_Η2.0,082.500

41 = ν_Η2.41

όχι_Η2 = 41
41

όχι_Η2 = 1 mol

• Για αέριο άζωτο (Ν₂)

Π_Ν2.V_Ν2 = ν_Ν2RT

6.16.4 = ν_Ν2.0,082.300

98.4 = ν_Ν2.24,6

όχι_Ν2 = 98,4
24,6

όχι_Ν2 = 4 mol

2ο βήμα: Προσδιορίστε τον συνολικό αριθμό γραμμομορίων χρησιμοποιώντας τους αριθμούς γραμμομορίων των αερίων που βρέθηκαν στο βήμα 1:

όχι_τ = ν_Η2 + ν_Ν2

όχι_τ = 1 + 4

όχι_τ = 5 mol

3ο βήμα: Υπολογίστε τον όγκο του δοχείου όπου πραγματοποιήθηκε η ανάμιξη. Για αυτό, θα χρησιμοποιήσουμε το άθροισμα των αριθμών mole των αερίων που βρίσκονται στα βήματα 1 και 2, τη συνολική πίεση που παρέχεται και τη θερμοκρασία (-73 ^ΟC, το οποίο, στο Kelvin, είναι 200) στην παρακάτω έκφραση:

PV_τ = ν_τ.R.T

2. Β_τ = 5.0,082.200

2. Β_τ = 82

Β_τ = 82
2

Β_τ = 41 λίτρα

Βήμα 4: Υπολογίστε τον μερικό όγκο κάθε αερίου χρησιμοποιώντας τον συνολικό όγκο, τον αριθμό γραμμομορίων κάθε αερίου και τον αριθμό των συνολικών γραμμομορίων:

• Για αέριο υδρογόνο:

Β_Η2= όχι_Η2
Β_τ όχι_τ

Β_Η2 = 1
41.5

5. Β_Η2 = 41.1

5. Β_Η2 = 41

Β_Η2 = 41
5

Β_Η2 = 8,2 λίτρα

• Για αέριο άζωτο:

Β_Ν2= όχι_Ν2
Β_τ όχι_τ

Β_Ν2= 4
41 5

5. Β_Ν2 = 41.4

5. Β_Ν2 = 164

Β_{Ν 2} = 164
5

Β_Ν2 = 32,8 λίτρα

Από μένα. Diogo Lopes Dias

Πηγή: Σχολείο της Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/dicas-para-calcular-volume-parcial-um-gas.htm