Задачи на нахождение парциального давления газов и общего давления смеси

Задача 41.

Смешивают 0,04м³ азота, находящегося под давлением 96кПа (720мм. рт. ст.), с 0,02м³ кислорода. Общий объем смеси 0,06м³, а общее давление 97,6кПа (732мм. рт. ст.). Каким было давление взятого кислорода?

Решение:
По условию задачи объём азота увеличился в 1,5 раза (0,06/0,04 = 1,5), а объём кислорода – в 3 раза (0,06/0,02 = 3). Во столько же раз уменьшились парциальные давления газов.

Следовательно,

Согласно закону парциальных давлений, общее давление смеси газов, не вступающих во взаимодействие друг с другом, равно сумме парциальных давлений газов, составляющих систему (смесь). Отсюда Исходя из того, что объём кислорода до смешения был в три раза больше, чем после смешения, рассчитаем давление кислорода до смешения:

Ответ: Р_общ. = 100,8кПа.

Задача 42.
Газовая смесь приготовлена из 2л Н₂ (Р = 93,3 кПа) и 5л CH₄ (Р = 112 кПа). Объем смеси равен 7л. Найти парциальные давления газов и общее давление смеси.
Решение:
По условию задачи объём водорода увеличился в 3,5 раза (7/2 = 3,5), а объём метана – в 1,4 раза (7/5 = 1,4). Во столько же раз уменьшились парциальные давления газов.

Отсюда:

Ответ:

Задача 43.
Газовая смесь состоит из NO и СО₂. Вычислить объемное содержание газов в смеси (в %), если их парциальные давления равны соответственно 36,3 и 70,4 кПа (272 и 528мм. рт. ст.).
Решение:
Согласно закону Дальтона парциальное давление данного газа прямо пропорционально его мольной доли на общее давление смеси газов:

где Р(смеси) – общее давление смеси; Р(А) – парциальное давление данного газа; _(A) — мольная доля данного газа.

Отсюда:

Видео:Урок 45 (осн). Давление газаСкачать

Ответ: 34,02%NO; 65,98%CO.

Задача 44.
В закрытом сосуде вместимостью 0,6м³ находится при 0 °С смесь, состоящая из 0,2кг СО₂, 0,4кг 02 и 0,15кг СН₄. Вычислить: а) общее давление смеси; б) парциальное давление каждого из газов; в) процентный состав смеси по объему.
Решение:
Вычислим общее количество газов в смеси по уравнению:

, где

— количество газа, кмоль; m – масса газа, кг; М – молекулярная масса газа, кг/моль. Тогда:

а) Общее давление смеси газов определяем по уравнению:

Тогда:

б) Парциальные давления газов рассчитываем по уравнению:

где R_k и _k , соответственно, парциальное давление, и количество газа в смеси.

Тогда

Видео:Урок 46 (осн). Передача давления жидкостями и газами. Закон ПаскаляСкачать

в) Парциальные объёмы газов рассчитаем по уравнению:

Тогда

Отношение парциальных (приведённых) объёмов отдельных газов к общему объёму смеси называется объёмной долей и определяется по формуле:

Тогда

Ответ:

Задача 45.
Газовая смесь приготовлена из 0,03м³ СН₄, 0,04м³ Н₂ и 0,01м³ СО. Исходные давления СН₄, Н₂ и СО составляли ответственно 96, 84 и 108,8 кПа (720, 630 и 816мм рт. ст.). Объем смеси равен 0,08м³. Определить парциальные давления газов и общее давление смеси.
Решение:
По условию задачи объём метана увеличился после смешения в 2,67 раза (0,08/0,03 = 2,67), объём водорода – в 2 раза (0,08/0,04 = 2), а объём угарного газа – в 8 раз (0,08/0,01 = 8). Во столько же раз уменьшились парциальные давления газов. Следовательно,

Отсюда:

Ответ:

Задача 46.
В газометре над водой находятся 7,4л кислорода при 23 °С и давлении 104,1 кПа (781 мм. рт. ст.). Давление насыщенного водяного пара при 23 °С равно 2,8 кПа (21мм. рт. ст.). Какой объем займет находящийся в газометре кислород при нормальных условиях?
Решение:
Парциальное давление кислорода равно разности общего давления и парциального давления паров воды:

Обозначив искомый объём через и, используя объединённое уравнение закона Бойля- Мариотта и Гей-Люссака, находим:

где Р и V — давление и объём газа при температуре Т = 296К (273 +23 = 296); Р₀ = 101,325кПа; Т₀ = 273К; Р = 104,1кПа; — объём газа при н.у.

Ответ: V₀ =6,825л.