ЗАДАЧИ НА ГАЗЫ И ГАЗОВЫЕ СМЕСИ (продолжение)
Задача 123. Смешаны равные объемы диоксида серы и кислорода. Каковы массовые доли каждого газа в смеси?
Решение.
Пусть смешано по 1 моль газов, тогда:
m (SO2) = M • n = 64 г
m (O2) = M • n = 32 г, общая масса смеси составит 64 + 32 = 96 г. Значит:
ώ (O2) = 32 : 96 = 33,33 %
ώ (SO2) = 64 : 96 = 66,67%.
Задача 124. В сосуде находится смесь водорода и кислорода объемом 25 мл. После реакции между ними осталось 7 мл кислорода. Каковы были объемы газов в исходной смеси?
Решение.
В ходе этой реакции израсходовано 25 – 7 = 18 мл газов. Реакция шла по уравнению:
2H2 + O2 → 2H2O V(H2) : V(O2) = 2 : 1
Таким образом, из 18 мл смеси 2/3 объема составлял водород (12 мл) и 1/3 – кислород (6 мл). 6 мл кислорода вступило в реакцию, и 7 мл его осталось неизрасходованным, следовательно, в исходной смеси было 6 + 7 = 13 мл кислорода и, соответственно, 25 – 13 = 12 мл водорода.
Задача 125. При сжигании смеси СО и СО2 объемом 50 мл в избытке кислорода общий объем смеси уменьшился на 10 мл. Определите объемную долю СО в исходной смеси.
Решение.
Реакция протекает так: 2СО + О2 → 2СО2
В реакцию вступило всего 3 объема газов, а образовалось 2 объема, причем СО как бы поглощает кислород, поэтому уменьшение объема смеси можно рассматривать как объем поглощенного кислорода. Следовательно, объем израсходованного кислорода составляет 10 мл, соответственно, объем СО = 20 мл. Объемная доля его в смеси составит: 20 мл : 50 мл = 0,4 = 40%.
Задача 126. Смесь кислорода и метана имеет объем 6,72 л (н.у.), и массовые доли газов в ней равны. Рассчитайте объем каждого газа.
Решение.
Общее количество вещества смеси составит 6,72 : 22,4 = 0,3 моль. Пусть в ней х моль кислорода и у моль метана, тогда масса кислорода составит 32 х, а масса метана 16 у. По условию задачи массовые доли газов, а значит и их массы, равны: 32 х = 16 у, тогда 2 х = у. Следовательно:
0,3 = х + у = х + 2х = 3 х
х = 0,1 (O2) V (O2) = 22,4 • 0,1 = 2,24 л
у = 0,3 – 0,1 = 0,2 (CH4) V (CH4) = 22,4 • 0,2 = 4,48 л
Задача 127. Какова масса одного литра смеси кислорода и азота (н.у.), если в ней содержится 30% кислорода по объему?
Решение (2 способа).
А. Пусть количество вещества нашей смеси равно 1 моль, тогда в ней будет 0,3 моль кислорода и 0,7 моль азота. Вычислим массы этих газов и смеси в целом:
m (O2) = 0,3 • 32 = 9,6 г
m (N2) = 0,7 • 28 = 19,6 г
m (O2 + N2) = 9,6 + 19,6 = 29,2 г
V (O2 + N2) = 22,4 л (1 моль)
Тогда: 22,4 л → 29,2 г
1 л → х г х = 29,2 • 1 : 22,4 = 1,303 г
Б. Найдем по известным нам формулам объем, количество и массу каждого газа в смеси:
V(O2) = 1 л • 30% = 0,3 л n (O2) = 0,0134 моль m (O2) = 0,428 г
V(N2) = 1 л • 70% = 0,7 л n (N2) = 0,03125 моль m (N2) = = 0,875 г
m( O2 + N2)o = 0,428 + 0,875 = 1,303 г
Задача 128. Смесь водорода и хлора объемом 12 л в закрытом сосуде облучили рассеянным светом. После реакции смесь содержала 30% HCl, а объемная доля хлора снизилась до 20% от начального количества. Определите объемный состав смеси до реакции и в конце ее.
Решение.
Реакция водорода с хлором идет без изменения объема: H2 + Cl2 → 2HCl, поэтому объем смеси останется неизменным – 12 л. В ней теперь будет содержаться 30% HCl:
V (HCl) = 12 л • 30% = 3,6 л
Следовательно, израсходовано по 1,8 л водорода и хлора. Если хлора осталось 20% от первоначального объема, то израсходовано 80%:
1,8 л → 80% (израсходовано хлора)
х л → 100 % (было хлора до реакции)
Таким образом, в исходной смеси было 1,8 • 100 : 80 = 2,25 л, это составляет 2,25 : 12 = 0,1875, или 18,75% от объема исходной смеси. Это значит, что водорода в ней было 81,25%, что по объему составляет 12 – 2,25 = 9,75 л.
По окончании реакции в смеси было:
3,6 л хлороводорода,
9,75 – 1,8 = 7,95 л водорода
2,25 – 1,8 = 0,45 л хлора.
Объемный состав конечной смеси будет таким:
хлороводород: 3,6 : 12 = 30%
водород: 7,95 : 12 = 66,25%
хлор: 0,45 : 12 = 3,75%
Задача 129. 13 г смеси СО и СО2 занимают объем 8,4 л. Определите объем газа после пропускания смеси над раскаленным углем.
Решение.
n (CO + CO2) = 8,4 : 22,4 = 0,375 моль
Пусть СО в смеси будет х моль, а СО2 — у моль, тогда их массы составят 28 х и 44 у соответственно. Составляем систему алгебраических уравнений и решаем ее:
28 х + 44 у = 13
х + у = 0,375
у = 0,15625 моль (СО2)
V (CO2) = 22,4 • 0,15625 = 3,5 л
V (СО) = 8,4 – 3,5 = 4,9 л
При пропускании смеси газов над раскаленным углем с ним будет реагировать лишь СО2:
3,5 л 2 • 3,5 = 7 л
СО2 + С → 2СО
Таким образом, после реакции общий объем СО составит 7 + 4,9 = 11,9 л.
Была ли вам полезна эта статья? Поделитесь,пожалуйста.