Wskazówki dotyczące obliczania częściowej objętości gazu

Ten tekst proponuje wskazówki dotyczące obliczania częściowej objętości gazu. Pamiętaj, że częściowa objętość gazu to przestrzeń, jaką gaz zajmuje wewnątrz pojemnika, gdy wywierane jest na niego pełne ciśnienie mieszaniny gazowej.

O obliczanie częściowej objętości gazu może uwzględniać kilka zmiennych, takich jak:

• Ilość materii w gazie;

• Ilość materii w mieszaninie gazów;

• Całkowite ciśnienie mieszaniny gazów;

• Całkowita objętość mieszaniny gazów;

• Udział ilościowy materii w gazie;

• Temperatura mieszaniny gazów w stopniach Kelvina.

Teraz postępuj zgodnie z wskazówki dotyczące obliczania częściowej objętości gazu, w którym wykorzystujemy wszystkie zaproponowane powyżej zmienne:

→ Pierwsza wskazówka: formuły

• Aby obliczyć całkowitą objętość (V_t) mieszanki gazowej, stosować:

Vt = V_TEN + V_b + V_DO + ...

• Aby obliczyć częściową objętość gazu z ułamek ilości materii gazu (X_TEN ) i całkowitą objętość (V_t), posługiwać się:

V_TEN = X_TEN
V_t

• Aby obliczyć ułamek ilości materii w gazie (X_TEN), wykorzystujemy zależność między ilością materii w gazie (n_TEN) i mieszanina (n_t):

X_TEN = Nie_TEN
nt

• Aby obliczyć częściową objętość gazu na podstawie ilości materii w gazie i mieszaninie (n_t), posługiwać się:

V_TEN= Nie_TEN
V_t Nie_t

• Aby obliczyć ilość materii w gazie, wystarczy podzielić masę przez jej masa cząsteczkowa (obliczane na podstawie wzoru cząsteczkowego substancji):

Nie_TEN = m_TEN
M_TEN

• Aby obliczyć ilość całkowitej materii (n_t) mieszaniny, musimy dodać ilości materii wszystkich gazów:

Nie_t = n_TEN + n_b + n_DO + ...

• Wzór odnoszący się do ciśnienia cząstkowego (P_TEN ) i objętością cząstkową (V_TEN ) gazu:

P_TEN= V_TEN
P_t V_t

→ Druga wskazówka

Gdy ćwiczenie wymaga obliczenia objętości cząstkowej, ale podaje ciśnienia cząstkowe gazów w mieszaninie:

• Kluczowym elementem, który zapewni ćwiczenia, oprócz ciśnień parcjalnych, jest objętość systemu;

• Aby obliczyć całkowite ciśnienie w układzie (Pt), należy dodać podane ciśnienia cząstkowe:

P_t =P_TEN + P_b + P_DO

• Aby określić częściową objętość każdego gazu w mieszaninie, wystarczy użyć następującego wyrażenia:

P_TEN= V_TEN
P_t V_t

Przykład:Mieszanina jest tworzona przez gazy CO, O₂ a więc₂, w pojemniku o pojemności 5L. Każdy gaz zawarty w zbiorniku ma następujące ciśnienie cząstkowe, odpowiednio: 0,50 atm, 0,20 atm i 0,30 atm. Oblicz objętości cząstkowe dla każdego ze składników tej mieszaniny gazów.

Krok 1: Dodaj ciśnienia cząstkowe (0,50 atm, 0,20 atm i 0,30 atm) trzech dostarczonych gazów (CO, O₂ a więc₂):

P_t =P_WSPÓŁ + P_O2 + P_SO2

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

P_t = 1 atm

Drugi krok: Oblicz objętość cząstkową CO, używając całkowitej objętości (5 l), jego ciśnienia cząstkowego (0,5 atm) i ciśnienia całkowitego (1 atm) w wyrażeniu:

P_WSPÓŁ = V_WSPÓŁ
P_t V_t

0,5 = V_WSPÓŁ
15

1.V_WSPÓŁ = 0,5.5

V_WSPÓŁ = 2,5 litra

Trzeci krok: Oblicz częściową objętość O₂ używając całkowitej objętości (5 l), jej ciśnienia cząstkowego (0,2 atm) i całkowitego ciśnienia (1 atm) w wyrażeniu:

P_O2= V_O2
P_t V_t

0,2 = V_O2
1 5 

1.V_O2 = 0,2.5

V_O2 = 1 L

Krok 4: Oblicz częściową objętość systemu operacyjnego₂ używając całkowitej objętości (5 l), jej ciśnienia cząstkowego (0,2 atm) i całkowitego ciśnienia (1 atm) w wyrażeniu:

P_SO2= V_SO2
P_t V_t

0,3 =  V_SO2
1 5

1.V_SO2 = 0,3.5

V_SO2 = 1,5 litra

→ Trzecia wskazówka

Obliczanie częściowej objętości gazu za pomocą procentów molowych:

• W tego typu sytuacji ćwiczenia zapewniają całkowite ciśnienie, procenty molowe gazów i całkowitą objętość układu;

• Podane procenty molowe to ułamki ilościowe materii każdego gazu. Aby użyć ich w obliczeniach, wystarczy podzielić przez 100;

• Wzór wskazany do określenia częściowej objętości gazu jest następujący:

V_TEN = X_TEN
V_t

Przykład: Powietrze to mieszanina gazów. Ponad 78% tej mieszaniny to azot. Tlen stanowi około 21%. Argon 0,9% i dwutlenek węgla 0,03%. Reszta składa się z innych gazów. Objętość zajmowana przez tlen w tej mieszaninie, w środowisku 10 l, jest równa?

Krok 1: przekształcić procent tlenu w gazie (O₂) w ułamku molowym dzieląc wartość podaną przez 100:

X_O2 = 21
100

X_O2 = 0,21

Drugi krok: użyj całkowitej objętości (33,6 l) i ułamka ilości materii O₂ (0,21) w wyrażeniu:

V_O2 = X_O2
V_t

V_O2 = 0,21
10

V_O2 = 10. 0,21

V_O2 = 2,1 litra

→ Czwarta wskazówka

Kiedy ćwiczenie informuje o objętości, temperaturze i ciśnieniu każdego gazu, to mówi, że zostały one zmieszane i zaczynają wywierać nowe ciśnienie.

• W tym przypadku mamy objętość, ciśnienie i temperaturę każdego gazu z osobna;

• Ćwiczenie poinformuje o ciśnieniu, jakie mieszanina tych gazów wywiera w nowej temperaturze;

• Oblicz liczbę moli każdego gazu (n_TEN) poprzez jego ciśnienie, objętość i temperaturę (w kelwinach) w wyrażeniu Clapeyron:

P_TEN.V_TEN = n_TEN.R.T

Po obliczeniu liczby moli każdego gazu należy je zsumować, aby określić całkowitą liczbę moli (n_t):

Nie_t = n_TEN + n_b + ...

Mając liczbę moli musimy określić całkowitą objętość poprzez całkowite ciśnienie pojemnika i temperaturę, również w równaniu Clapeyrona

P_t.V_t = n_t.R.T

Na koniec będziemy mieli wystarczająco dużo danych, aby obliczyć częściową objętość każdego gazu (V_TEN) przez liczbę molową (n_TEN), całkowita liczba moli i całkowita objętość w poniższym wyrażeniu:

V_TEN = Nie_TEN
V_t Nie_t

Przykład:Objętość 8,2 l gazowego wodoru o temperaturze 227°C pod ciśnieniem 5 atm, objętość 16,4 l gazowego azotu o temperaturze 27°C i 6 atm przenosi się do innego pojemnika utrzymywanego w stałej temperaturze constant -73°C. Wiedząc, że mieszanina wywiera teraz ciśnienie 2 atm, oblicz objętość pojemnika i częściowe objętości każdego gazu. Biorąc pod uwagę: R=0,082 atm. kret^-1.K^-1

Krok 1: obliczyć liczbę moli każdego gazu za pomocą objętości, temperatury (w kelwinach; wystarczy dodać podaną wartość do 273) i ciśnienie:

• Dla gazowego wodoru (H₂)

P_H2.V_H2 = n_H2RT

5.8.2 = n_H2.0,082.500

41 = n_H2.41

Nie_H2 = 41
41

Nie_H2 = 1 mol

• Dla azotu gazowego (N₂)

P_N2.V_N2 = n_N2RT

6.16.4 = n_N2.0,082.300

98,4 = n_N2.24,6

Nie_N2 = 98,4
24,6

Nie_N2 = 4 mol

Drugi krok: Określ całkowitą liczbę moli, używając liczb moli gazów znalezionych w kroku 1:

Nie_t = n_H2 + n_N2

Nie_t = 1 + 4

Nie_t = 5 mol

Trzeci krok: Oblicz objętość pojemnika, w którym przeprowadzono mieszanie. W tym celu użyjemy sumy liczb moli gazów znalezionych w krokach 1 i 2, całkowitego dostarczonego ciśnienia i temperatury (-73 ^OC, co w kelwinach wynosi 200) w poniższym wyrażeniu:

PV_t = n_t.R.T

2.V_t = 5.0,082.200

2.V_t = 82

V_t = 82
2

V_t = 41 L

Krok 4: Oblicz częściową objętość każdego gazu, używając całkowitej objętości, liczby moli każdego gazu i łącznej liczby moli:

• W przypadku wodoru gazowego:

V_H2= Nie_H2
V_t Nie_t

V_H2 = 1
41.5

5. V_H2 = 41.1

5.V_H2 = 41

V_H2 = 41
5

V_H2 = 8,2 litra

• Dla gazowego azotu:

V_N2= Nie_N2
V_t Nie_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

Przeze mnie Diogo Lopes Dias

Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/dicas-para-calcular-volume-parcial-um-gas.htm