Conseils pour calculer le volume partiel d'un gaz

Ce texte propose astuces pour calculer le volume partiel d'un gaz. Rappelez-vous que le volume partiel d'un gaz est l'espace qu'un gaz occupe à l'intérieur d'un récipient, lorsque la pleine pression du mélange gazeux s'exerce sur celui-ci.

O calculer le volume partiel d'un gaz peut prendre en compte plusieurs variables, telles que :

• La quantité de matière dans le gaz;

• La quantité de matière dans le mélange gazeux ;

• La pression totale du mélange gazeux ;

• Le volume total du mélange gazeux ;

• La fraction en quantité de matière dans le gaz ;

• La température du mélange gazeux en Kelvin.

Suivez maintenant le astuces pour calculer le volume partiel d'un gaz, dans laquelle on utilise toutes les variables proposées ci-dessus :

→ 1er conseil: les formules

• Pour calculer le volume total (V_t) du mélange gazeux, utiliser :

Vt = V_LES + V_B + V_Ç + ...

• Pour calculer le volume partiel d'un gaz à partir du fraction en quantité de matière de gaz (X_LES ) et le volume total (V_t), utiliser:

V_LES = X_LES
V_t

• Pour calculer la fraction en quantité de matière dans le gaz (X

  _LES), on utilise la relation entre la quantité de matière dans le gaz (n_LES) et le mélange (n_t):

X_LES = non_LES
NT

• Pour calculer le volume partiel d'un gaz à partir des quantités de matière dans le gaz et le mélange (n_t), utiliser:

V_LES= non_LES
V_t non_t

• Pour calculer la quantité de matière dans un gaz, il suffit de diviser la masse par son masse molaire (calculé à l'aide de la formule moléculaire de la substance) :

non_LES = m_LES
M_LES

• Pour calculer la quantité de matière totale (n_t) du mélange, il faut ajouter les quantités de matière de tous les gaz :

non_t = n_LES + n_B + n_Ç + ...

• Formule relative à la pression partielle (P_LES ) et le volume partiel (V_LES ) d'un gaz :

P_LES= V_LES
P_t V_t

→ 2ème conseil

Lorsque l'exercice nécessite un calcul de volume partiel, mais fournit des pressions partielles du mélange gazeux :

• Un élément clé que l'exercice fournira, en plus des pressions partielles, est le volume du système ;

• Les pressions partielles fournies doivent être additionnées pour trouver la pression totale du système (Pt) :

P_t =P_LES + P_B + P_Ç

• Pour déterminer le volume partiel de chaque gaz dans le mélange, il suffit d'utiliser l'expression suivante :

P_LES= V_LES
P_t V_t

Exemple:Un mélange est formé par les gaz CO, O₂ et donc₂, dans un récipient dont le volume est de 5L. Chaque gaz contenu dans le conteneur a la pression partielle suivante, respectivement: 0,50 atm, 0,20 atm et 0,30 atm. Calculer les volumes partiels pour chacun des composants de ce mélange gazeux.

1ère étape : Additionner les pressions partielles (0,50 atm, 0,20 atm et 0,30 atm) des trois gaz fournis (CO, O₂ et donc₂):

P_t =P_CO + P_O2 + P_SO2

P_t = 0,5 + 0,2 + 0,3

P_t = 1 guichet automatique

2ème étape : Calculer le volume partiel de CO en utilisant le volume total (5L), sa pression partielle (0,5 atm) et la pression totale (1 atm) dans l'expression :

P_CO = V_CO
P_t V_t

0,5 = V_CO
15

1.V_CO = 0,5.5

V_CO = 2,5 L

3ème étape: Calculer le volume partiel de l'O₂ en utilisant le volume total (5L), sa pression partielle (0,2 atm) et la pression totale (1 atm) dans l'expression :

P_O2= V_O2
P_t V_t

0,2 = V_O2
1 5 

1.V_O2 = 0,2.5

V_O2 = 1L

Étape 4: Calculer le volume partiel de l'OS₂ en utilisant le volume total (5L), sa pression partielle (0,2 atm) et la pression totale (1 atm) dans l'expression :

P_SO2= V_SO2
P_t V_t

0,3 =  V_SO2
1 5

1.V_SO2 = 0,3.5

V_SO2 = 1,5 L

→ 3e conseil

Calcul du volume partiel d'un gaz à l'aide de pourcentages molaires :

• Dans ce type de situation, l'exercice fournit la pression totale, les pourcentages molaires de gaz et le volume total du système ;

• Les pourcentages molaires donnés sont les fractions en quantité de matière de chaque gaz. Pour les utiliser dans des calculs, il suffit de diviser par 100 ;

• La formule indiquée pour déterminer le volume partiel de gaz est la suivante :

V_LES = X_LES
V_t

Exemple: L'air est un mélange de gaz. Plus de 78% de ce mélange est de l'azote. L'oxygène représente environ 21 %. Argon, 0,9 %, et dioxyde de carbone, 0,03 %. Le reste est composé d'autres gaz. Le volume occupé par l'oxygène dans ce mélange, dans un environnement de 10 L, est égal à ?

1ère étape : transformer le pourcentage d'oxygène gazeux (O₂) en fraction molaire en divisant la valeur fournie par 100 :

X_O2 = 21
100

X_O2 = 0,21

2ème étape : utiliser le volume total (33,6L) et la fraction en quantité de matière de l'O₂ (0,21) dans l'expression :

V_O2 = X_O2
V_t

V_O2 = 0,21
10

V_O2 = 10. 0,21

V_O2 = 2,1 L

→ 4ème conseil

Lorsque l'exercice informe des volumes, températures et pressions de chaque gaz, il indique alors qu'ils se sont mélangés et commencent à exercer une nouvelle pression.

• Dans ce cas, nous avons le volume, la pression et la température de chaque gaz individuellement ;

• L'exercice renseignera la pression qu'exerce le mélange de ces gaz à une nouvelle température ;

• Calculer le nombre de moles de chaque gaz (n_LES) par sa pression, son volume et sa température (en Kelvin) dans l'expression de clapeyron:

P_LES.V_LES = n_LES.R.T

Après avoir calculé le nombre de moles de chaque gaz, il est nécessaire de les additionner pour déterminer le nombre total de moles (n_t):

non_t = n_LES + n_B + ...

Avec le nombre de moles, il faut déterminer le volume total par la pression totale du récipient et la température, également dans l'équation de Clapeyron

P_t.V_t = n_t.R.T

À la fin, nous aurons suffisamment de données pour calculer le volume partiel de chaque gaz (V_LES) par son nombre molaire (n_LES), nombre total de moles et volume total dans l'expression ci-dessous :

V_LES = non_LES
V_t non_t

Exemple:Un volume de 8,2 L d'hydrogène gazeux à 227°C, exerçant une pression de 5 atm, et un volume de 16,4 L d'azote gazeux, à 27°C et 6 atm, sont transférés dans un autre récipient maintenu à une température constante de -73°C. Sachant que le mélange exerce maintenant une pression de 2 atm, calculez le volume du récipient et les volumes partiels de chaque gaz. Donné: R=0,082 atm. Môle^-1.K^-1

1ère étape : calculer le nombre de moles de chaque gaz en utilisant le volume, la température (en Kelvin; il suffit d'ajouter la valeur donnée à 273) et la pression :

• Pour l'hydrogène gazeux (H₂)

P_H2.V_H2 = n_H2RT

5.8.2 = n_H2.0,082.500

41 = n_H2.41

non_H2 = 41
41

non_H2 = 1 mole

• Pour l'azote gazeux (N₂)

P_N2.V_N2 = n_N2RT

6.16.4 = n_N2.0,082.300

98,4 = n_N2.24,6

non_N2 = 98,4
24,6

non_N2 = 4 moles

2ème étape: Déterminez le nombre total de moles en utilisant les nombres de moles des gaz trouvés à l'étape 1 :

non_t = n_H2 + n_N2

non_t = 1 + 4

non_t = 5 moles

3ème étape : Calculer le volume du récipient où le mélange a été effectué. Pour cela, nous utiliserons la somme des nombres molaires des gaz trouvés aux étapes 1 et 2, la pression totale fournie et la température (-73 ^OC, qui, en Kelvin, vaut 200) dans l'expression ci-dessous :

PV_t = n_t.R.T

2.V_t = 5.0,082.200

2.V_t = 82

V_t = 82
2

V_t = 41L

Étape 4: Calculez le volume partiel de chaque gaz en utilisant le volume total, le nombre de moles de chaque gaz et le nombre de moles totales :

• Pour l'hydrogène gazeux :

V_H2= non_H2
V_t non_t

V_H2 = 1
41.5

5. V_H2 = 41.1

5.V_H2 = 41

V_H2 = 41
5

V_H2 = 8,2 L

• Pour l'azote gazeux :

V_N2= non_N2
V_t non_t

V_N2= 4
41 5

5. V_N2 = 41.4

5.V_N2 = 164

V_{N 2} = 164
5

V_N2 = 32,8 L

Par moi Diogo Lopes Dias

La source: École du Brésil - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/dicas-para-calcular-volume-parcial-um-gas.htm