Раздел 2. Физическая химия
Практическая работа № 16
Тема: Решение задач на идеальные газы
Группа ПКД-18-11-1
Вид учебного занятия: практическая работа
Цель: получить практические навыки применения газовых законов для решения химических задач.
Теоретические основы
а) Закон Бойля-Мариотта
При постоянной температуре произведение давления газа на его объем есть величина постоянная, или объем газа обратно пропорционален давлению, при котором он находится.
б)Закон Гей-Люссака
При постоянном давлении изменение объема газа прямо пропорционально температуре
в) Закон Шарля
При постоянном объеме давление прямо пропорционально температуре.
г) Объединенный газовый закон
д) Уравнение Клапейрона – Менделеева
е) Закон Авогадро
Для приведения объема газа к нормальным условиям можно пользоваться объединенным газовым законом :
где V - объем газа при давлении P и температуре T
– параметры, характеризующие параметры газа при нормальных условиях.
Задача 1. Давление газа манометру составляет 3 атм(0,3 МПа), при температуре 6**0̊ С.
При этом газ заменяет объем 2,5 м3. Определить объем газа при нормальных условиях.
|
|
Дано: Решение:
Ризб= 3атм(0,3Мпа) V1 * P1 / T1= V0 * P0/ T0
t1 = 60̊ С V0 =V1 * P1 * T0 / T1 * P0
V1 = 2,5 м3 V0 = 2,5 * 0,4 * 273 / 333 * 0,1=7,99 = 8
Найти: P1 = Pa + Pизб
V0 =? Ра = 0,1 МПа
Р1 = 0,1 + 0,3 = 0,4 МПа
Т1 = (t + T)
T1 = 273̊ k
T1 = 60̊ C + 273̊ k = 333̊ k
Ответ: V0 = 8
Задача 2. Состав газов в объемном выражении:
Дано
СО2 = 12%; N2 = 74%; H2O = 6%; Решение:
O2 = 7%; CO = 1% 1. Mсм= Мсо2 + МN2 + …
Pc= 0,1 МПа Мco=M * rco2 = 40 * 0,12
t = 100̊ C M = 12 + 2 * 16 = 44
Найти: Mсм = 44 * 0,12 + 28 * 74 + 32 * 0,07 + 28 *
Mсм =?; Rсм =?; ρсм =? * 0,01 + 18 * 0,06 = 29,6 кг/кМоль
2. Rсм= Rm/ Mсм;Rсм= 8314 / 29,6 =281 Дж/кг
3.Для 1кг газа. P * V / T = R;
PV=RT; V = RT / P; V = 1 / ρ
ρсм = P / RT = 1,013 * 105 Па / 281* 373 = 0,28 кг/м3
Ответ: Mсм = 29,6 кг/кМоль; ρсм = 0, 28 кг/м3 ; Rсм= 281 Дж/кг
Задача 3. До какого значения нужно изменить давление газа Pизб= 3 атм(0,3МПа), чтобы температура повысилась в двое, а объем величина постоянная.
Дано: Решение:
Pизб= 3 атм(0,3 МПа) P1 = Pa + Pизб
Т1- в двое Р1 = 0,1 + 0,3 = 0,4 МПа
V = const Р1 / P2 = T1 / T2; P2 = Р1 * T2 / T1
P2 =? P2 = 2 * 0,4 = 0,8 МПа
Ответ: P2 = 0,8 МПа
Задача 4.Как изменится плотность, если:
Дано: Решение:
t1 = 0̊ C ρ2 / ρ1 = T1 / T2
t2 = 1000̊ C T1 = (t1 + T0)
ρ = 1273 / 273 = 4,66 кг/м3
Ответ: ρ= 4,66 кг/м3
Порядок выполнения практической работы
Решите задачи
1. Какой объем (н.у.) займут 0,4•10-3 м3 газа, находящегося при 50оС и давлении 0,954•105Па?
2. Масса 0,327•10-3 м3 газа, при 13оС и давлении 1,04•105Па равна 0,828•10-3 кг. Вычислить молярную массу газа.
3. 225 г паров хлорбензола, находясь при температуре 25оС в резервуаре на 10 л, создают давление в 0,51 МПа. Оцените отклонение состояния этих паров от идеального газа. Чем можно объяснить такое отклонение?
|
|
Контрольные вопросы:
1. Сформулируйте закон Бойля-Мариотта
2. Какой газ называют идеальным?
Сформулируйте вывод по работе
Оценка выполненной работы: 0-5 баллов
Критерий оценки | Балл |
Работа не выполнена | 0 |
Работа выполнена не в полном объеме | 1-2 |
Работа выполнена в полном объеме, с небольшими недочетами | 3 -4 |
Работа выполнена в полном объеме, без ошибок | 5 |