Какое количество вещества содержится в водороде объемом 5 м3 при нормальных условиях

Задача 62. 
Вычислить массу: а) 2л Н2 при 15 °С и давлении 100,7кПа (755мм рт. ст.); 6) 1м3 N2 при 10 °С и давлении 102,9 кПа (772мм рт. ст.); в) 0,5 м3 Cl2 при 20 °С и давлении 99,9 кПа (749,3мм рт. ст.).
Решение:
Зависимость между объёмом газа, давлением и температурой выражается общим уравнением, объединяющим законы Гей-Люссака и Бойля-Мариотта:

где P  и V – давление и объём газа при температуре T; P0 (101,325кПа) и V0  – давление и объём газа при нормальных условиях; T0 (273К) – абсолютная температура. Преобразуя уравнение, получим выражение для расчета объёма газов при нормальных условиях:

Рассчитаем массу каждого газа, учитывая, что мольный объём газа равен 22,4л и, зная молекулярную массу газов, получим:

Ответ: а) 0,168г; б) 1.23кг; в) 1,456кг. 

Задача 63.
Определить объем, занимаемый 0,07кг N2 при 21°С и давлении 142 кПа (106 мм рт. ст.).
Решение:
Зная мольный объём и мольную массу азота (28г/моль), находим объём, который будет занимать 0,07кг (70г) азота при нормальных условиях:

Затем приведём полученный объём к температуре Т = 21оС (294К) и Р = 142кПа, используя выражение, объединяющее законы Гей-Люссака и Бойля-Мариотта:

где  P и V  – давление и объём газа при температуре  T; P0 (101,325кПа) и  V0 – давление и объём газа при нормальных условиях;  (273 К) – абсолютная температура. Преобразуя уравнение, получим выражение для расчета объёма газа при заданной температуре

Ответ: 43л.    

Задача 64. 
Бертолетова соль при нагревании разлагается с образованием КСI и О2. Сколько литров кислорода при 0 °С и давлении 101,3 кПа можно получить из 1 моля КСIО3?
Решение:
Уравнение реакции термического разложения бертолетовой соли имеет вид:

Из уравнения реакции следует, что из двух молей бертолетовой соли образуется три моля кислорода, т.е. из одного моля соли образуется полтора моля кислорода (2:3 = 1:х;   x = 1.3/2 = 1,5моль).

Объём кислорода при нормальных условиях (T0 =0 °С и P0 =101.325кПа) можно рассчитать по формуле: 

V(B) – объём газа, л;

(B)  – количество газа, моль;                               

 V(M) – мольный объём, 22,4л.

Тогда

 V(кислорода) = 1,5 . 22,4 = 33,6л.                      

Ответ: 33,6л.

Задача 65. 
Сколько молей содержится в 1м3 любого газа при нормальных условиях?
Решение:
Зная, что один моль любого газа при нормальных условиях (Т0 =0 °С и Р0 =101.325 кПа)  занимает 22,4л, рассчитаем количество молей газа в 1м3 (1000 л) из пропорции:

 Ответ: 44,64моль.

Задача 66. 
Чему равно атмосферное давление на вершине Казбека, если при 0 °С масса 1л взятого там воздуха равна 700 мг?
Решение:
Мольная масса воздуха равна 29 г/моль. Нормальными условиями для газов являются температура 0 °С и давление 101,325 кПа (760 мм рт ст.). Масса одного литра воздуха при нормальных условиях равна 1296,64 мг:

Теперь рассчитаем атмосферное давление на вершине Казбека из пропорции:

Ответ: 54,7к Па (410,3 мм рт. ст.).

Задача 67. 
При взаимодействии одного объема СО и одного объема Сl2 образуется один объем фосгена. Установить формулу фосгена.
Решение:
По условию задачи выходит, что из молекулы угарного газа и одной молекулы хлора образуется одна молекула фосгена. Так как молекула угарного газа СО состоит из одного атома углерода и одного атома кислорода, а молекула хлора Cl2 состоит из двух атомов хлора, то, следовательно, молекула фосгена будет состоять из одного атома углерода, одного атома кислорода и двух атомов хлора. Тогда формула фосгена будет иметь вид: CCl2O.
Уравнение реакции будет иметь вид:  

СО + Cl2 → ССl2O.           

Ответ: ССl2O. 

Задача 68. 
Какой объем СО2 получается при сгорании 2л бутана? Объемы обоих газов измерены при одинаковых условиях.
Решение:
Уравнение реакции горения бутана имеет вид:

  2С4Н10 + 13О2 = 8СО2 + 10Н2О                      

Из уравнения реакции следует, что при сгорании одного моля бутана образуется четыре моля углекислого газа. Известно, что при одинаковых условиях одинаковое количество газов занимают одинаковый объём. Один моль любого газа при нормальных условиях занимает объём в 22,4 л. 

Исходя, из этих утверждений рассчитаем объём выделившегося углекислого газа при сгорании 2 л бутана, составив пропорцию:

Ответ: 8л. 

Задача 69. 
В замкнутом сосуде при 120°С и давлении 600 кПа находится смесь, состоящая из трех объемов О2 и одного объема СН4. Каково будет давление в сосуде, если взорвать смесь и привести содержимое сосуда к первоначальной температуре?
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

CH4 + 2O2 →  CO2 + 2H2O                             

Из уравнения реакции следует, что из одной молекулы метана и двух молекул кислорода образуются одна молекула углекислого газа и две молекулы воды, т. е. реакция протекает без изменения объёма. Начальный объём системы состоял из одного объёма метана и трёх объёмов кислорода, после реакции в системе остался один объём не прореагировавшего кислорода и три объёма продуктов реакции (один объём метана и два объёма паров воды). Поскольку реакция протекает без изменения объёма, а по окончании реакции содержимое сосуда приводится к первоначальной температуре, а общее число молекул газов не изменилось, то давление в системе останется прежним, т. е. 600 кПа.

Ответ: не изменится.

Задача 70. После взрыва 0,020 л смеси водорода с кислородом осталось 0,0032 л кислорода. Выразить в процентах по объему первоначальный состав смеси. 
Решение:
Находим объём газов, вступивших в реакцию:

                         0,020 – 0,0032 = 0,0168 л.

Уравнение реакции горения водорода имеет вид:

2Н2 + О2 = 2Н2О                     

При взаимодействии водорода с кислородом из двух молекул водорода и одной молекулы кислорода получаются две молекулы воды, следовательно, из трёх молекул образовавшихся газов одна молекула будет принадлежать кислороду. Таким образом, объём кислорода, вступившего в реакцию, будет составлять одну треть объёма смеси газов – продуктов реакции. Отсюда количество кислорода, вступившего в реакцию, составляет 0,00565 л (0 0168/3 = 0,0056).

Следовательно, общее количество кислорода до реакции составляло 0,0088л (0,0056 +  0,0032 = 0,0088).

Тогда содержимое водорода до реакции составляло 0,0112л (0,02 – 0,0088 = 0.0112).

Рассчитаем в процентах первоначальный состав газовой смеси:

Ответ: 56%Н2; 44%О2.

Гольбрайх З. Е., Маслов Е. И. Сборник задач и упражнений по химии: Учеб. пособие для хим.-технол. спец. вузов — 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1997. – 384 с.: ил.

19. 100 мл газа, измеренных при нормальных условиях, приведите к стандартным условиям. Решение

20. 100 мл газа, измеренных при стандартных условиях, приведите к нормальным условиям. Решение

21. Даны 480 л газа при 17 °С и 104 кПа. Приведите объем газа к нормальным условиям: 0 °С и 101,3 кПа. Решение

22. Даны 600 м3 газа при 7 °С и 100 кПа. Вычислите объем газа при -13 °С и 80 кПа. Решение

23. Приведите к 0 °С и 101,3 кПа следующие объемы газов, измеренные при указанных условиях: а) 375 мл при -23 °С и 97,3 кПа; б) 900 л при 37 °С и 104 кПа; в) 320 м3 при -3 °С и 103,3 кПа; г) 1080 л при 127 °С и 10,13 кПа. Решение

24. 1 м3 газа находится при 0 °С. При какой температуре объем газа удвоится, если давление останется неизменным? Решение

25. Даны 8 л газа при -23 °С. При какой температуре объем газа станет равным 10 л, если давление останется неизменным? Решение

26. Даны 40 мл газа при 7 °С и 96 кПа. При каком давлении объем газа достигнет 60 мл, если температура возросла до 17 °С? Решение

27. В закрытом баллоне находится газ при температуре -3 °С под некоторым давлением. До какой температуры должен быть нагрет газ, чтобы давление внутри баллона возросло на 20%? Решение

28. Даны 0,5 м3 газа при 37 °С и 405,2 кПа. При каком давлении объем газа при 0 °С станет равным 1 м3? Решение

Задачи 29-56

29. Вычислите массу измеренного при стандартных условиях 1 л следующих газов: а) водорода; б) кислорода; в) оксида углерода (IV); г) оксида углерода (II); д) фосгена COCl2; е) оксида азота (II). Решение

30. Вычислите массу воздуха в комнате размерами 6×8×4 м при 20 °C и 101,3 кПа. Решение

31. Произведение RT для стандартных условий равно 2476 Дж∙моль-1. Что означает эта величина? Решение

32. Вычислите массу 1 л следующих газов при 0 °C и 101,3 кПа: а) водорода; б) кислорода; в) оксида углерода (IV); г) оксида углерода (II); д) фосгена COCl2; е) оксида азота (IV). Решение

33. Вычислите массу 1 м3 следующих газов при 0 °C и 101,3 кПа: а) оксида азота (I) N2O; б) дициана (CN)2; в) фторида кремния SiF4; г) диоксида серы SO2. Решение

34. Вычислите в миллиграммах массу 1 мл следующих газов при 0 °C и 101,3 кПа: а) метана; б) ацетилена; в) хлорида водорода; г) оксида хлора (I) Cl2O. Решение

35. Какой объем в литрах займут при нормальных условиях: а) 3,5 г азота; б) 640 г кислорода; в) 110 г оксида углерода (IV); г) 70 г оксида углерода (II)? Решение

36. Какой объем в кубических метрах займут при нормальных условиях: а) 1 т хлорида водорода; б) 1,5 т оксида азота (II); в) 220 кг оксида азота (I) N2O; г) 1 кг аргона? Решение

37. Какой объем в миллилитрах займут при нормальных условиях: а) 0,85 г аммиака; б) 1,4 г этилена C2H4; в) 128 мг иодида водорода; г) 17 мг фосфина PH3? Решение

38. Вычислите массу: а) 1 л водорода при 10 °C и 96 кПа; б) 8 л кислорода при -13 °C и 104 кПа; в) 224 л CO2 при 27 °C и 152 кПа; 1 м3 CO при 7 °C и 50,65 кПа. Решение

39. В баллоне вместимостью 25 л находится при 15 °C водород под давлением 810,4 кПа. Вычислите массу водорода. Решение

40. Вычислите объем, занимаемый: а) 5,5 г CO2 при 11 °C и 102,6 кПа; б) 16 г SO2 при 22 °C и 99,3 кПа; в) 1 кг азота при -3 °C и 100 кПа; г) 1 г HCN при 20 °C и 100,6 кПа; д) 1 т водорода при 17 °C и 1013 кПа; е) 0,1 г хлора при 47 °C и 20,26 кПа. Решение

41. Баллон вместимостью 10 л содержит при 27 °C моль кислорода. Вычислите давление кислорода в баллоне. Решение

42. В закрытом баллоне вместимостью 40 л находится 77 г CO2. Манометр, присоединенный к баллону, показывает давление 106,6 кПа. Вычислите температуру газа. Решение

43. При каком давлении масса 1 л кислорода при 0 °C составит 1 г? Решение

44. До какой температуры должен быть нагрет азот, чтобы масса 1 л его составила 1 г? Решение

45. 0,111 г некоторого газа заняли 26 мл при 17 °C и 104 кПа. Вычислите молярную массу газа. Решение

46. В одном из двух закрытых баллонов находится кислород, а в другом – азот. Массы обоих газов одинаковы. Температура обоих газов 27 °С. В каком баллоне давление больше и во сколько раз? До какой температуры следует нагреть содержимое одного баллона, чтобы давление внутри него достигло давления в другом баллоне? Решение

47. В закрытом баллоне находится 160 г кислорода под давлением 121,6 кПа при 12 °С. Вычислите массу CO2 в объеме баллона, если газ находится под давлением 202,6 кПа и при 37 °С. Решение

48. Сколько литров кислорода при 21 °C и 104,5 кПа выделится при разложении 490 г KClO3? Решение

49. Сколько граммов кальция вступило в реакцию с водой, если объем выделившегося водорода при 25 °С и 99,3 кПа равен 480 л? Решение

50. При разложении 0,927 г азотсодержащего вещества образовалось 126 мл азота (при 27 °C и 98,64 кПа). Вычислите процентное содержание азота в веществе. Решение

51. Сколько литров водорода (при 12 °C и 102,6 кПа) выделится при взаимодействии 1 кг цинка с соляной кислотой? Решение

52. Горячий раствор KOH реагирует с хлором по уравнению

6KOH+3Cl2=5KCl+KClO3+3H2O

Сколько KOH потребуется для взаимодействия с 0,8 м3 хлора (при 7 °C и 98,64 кПа)? Сколько килограммов KClO3 образуется при этом? Решение

53. Диоксид марганца теряет при прокаливании кислород, образуя Mn3O4. Какой объем кислорода (при 32 °C и 111,4 кПа) выделится из 0,5 кг MnO2? Решение

54. Сколько кубических метров водяного газа (H2+CO) теоретически может быть получено при 127 °C и 81,04 кПа из 1 т угля, содержащего 4% посторонних примесей? Решение

55. 1 г сплава магния с алюминием выделил из соляной кислоты 1,27 л водорода (при 25 °С и 100 кПа). Вычислите процентный состав сплава. Решение

56. Из 3 г смеси CaCO3 и MgCO3 получено 760 мл CO2 (при 20 °С и 99,7 кПа). Вычислите количественное соотношение CaCO3 и MgCO3. Решение