Question

1) Czy jednakowe masy gazów (5g azotu cząsteczkowego i 5 g wodoru) zajmują w warunkach normalnych jednakowe objętości? Odpowiedź uzasadnij obliczeniami.

2) Jaką objętość w warunkach normalnych zajmuje mieszanina składająca się z 0,2 mola wodoru i 56 g tlenku węgla (II)?

3) Oblicz średnią gęstość powietrza w warunkach normalnych (21 % obj, Tlen, 79% obj. Azot).

4) Oblicz masę moli tlenku węgla (II) jaka znajduje się w 10 dm³ gazów spalinowych, przyjmując, że tlenek ten stanowi 8% objętościowych gazów spalinowych.

5) Oblicz liczbę moli węgla zawartą w 1 tonie węgla kamiennego, jeśli zawartość węgla pierwiastkowego w węglu kamiennym wynosi 70% wagowych.

Answer 1

Zad.1.
W warunkach normalnych każdy 1 mol gazowego substratu zajmuje objętość równą 22,4 dm³. 
Aby określić, czy związki zajmują tę samą objętość musimy więc wyznaczyć ich liczbę moli, wiedząc, że n = m/M :

mN₂ = 5g 
M N₂ = 28g/mol
n = 5/28 = 0,18 mola N₂

mH₂ = 5g
M H₂ = 2g/mol
n = 5/2 = 2,5 mola H₂

Na podstawie liczby moli możemy oszacować, ile dm³ zajmą te gazy :
V N₂ = 0,18 * 22,4 =  4,032 dm³
V H₂ = 2,5 * 22,4 =  56 dm³

Jak widać jednakowe masy N₂ oraz H₂ nie zajmują jednakowych objętościw takich samych warunkach ciśnienia i temperatury.

Zad.2.
Jak już wiadomo, każdy mol gazowego substratu zajmuje 22,4 dm³, stąd :

n H₂ = 0,2 mola 
V H₂ = 0,2 * 22,4 =  4,48 dm³

m CO = 56g
M CO = 12 + 16 = 28g
n CO = 56/28 = 2 mole
V CO = 2 * 22,4 = 44,8 dm³

Mieszanina ta zajmuje objętość (44,8 + 4,48) dm³ = 49,28 dm³

Zad.3.
Korzystamy ze wzoru na gęstość, tj. d = m/V :

- w warunkach normalnych objętość jest równa V = 22,4 dm³
- masa 'powietrza' w naszym przypadku wynosi natomiast :
21 % mO₂ +  79% mN₂ = 0,21 * 32 + 0,79 * 28 = 6,72 + 22,12 = 28,84 g

d = 28,84 / 22,4 = 1,29 g/dm³

Gęstość powietrza wynosi 1,29 g/dm³

Zad.4.
Wiemy iż V gazów spalinowych = 10 dm³ oraz, iż 8% tejże objętości zajmuje CO, dlatego :

V CO = 8% * 10dm³ = 0,8 dm³

1 mol CO zajmuje objętość 22,4 dm³ i wówczas ma masę 28g (mC + mO = 12 + 16 = 28) , stąd :

22,4 dm³ - 28g
0,8 dm³ - xg

x = 1g

Tlenek węgla (II) ma masę 1g

Zad.5.
Mamy do dyspozycji 1 tonę węgla kamiennego, którego 70% masowych stanowi węgiel, stąd :

m C = 70% * 1 tona = 700 kg = 700 000g 
M C = 12 g/mol

1 mol - 12g
x moli - 700 000g

x = 58333,33 mola

W tonie węgla kamiennego zawarte jest ok. 58 333 moli węgla