Смеси и парциальное давление газов с примером

Смеси и парциальное давление газов с примером

Если газы не реагируют друг с другом, они образуют гомогенную смесь. Каждый газ в контейнере прикладывают давление. Теперь мы изучаем понятие, связанное с этой темой; частичное давление.

Частичное давление:

Парциальное давление одного из газов в смеси, помещенной в закрытый контейнер, равно давлению того же газа только в одном контейнере при той же температуре. Следующая картинка обобщает то, что мы пытаемся сказать.

Если температура и объем газа поддерживаются постоянными, парциальное давление газа прямо пропорционально количеству частиц газа.

Закон частичного давления Далтона:

«Сумма парциальных давлений газов в контейнере дает нам общее давление смеси». Это утверждение называется законом парциального давления Далтона. На рисунке выше приведены также примеры этого закона.

P_полная  =P_H2+P_CO2

Газы в одном и том же контейнере имеют равные объемы, и они имеют общее давление в соответствии с их количеством молей.

Если мы напишем закон идеального газа для общего газа в смеси и одного из газов и разделим их друг на друга, мы получим уравнение парциального давления одного газа в смеси.

P₁.V = n₁.R.T

¯¯¯¯   ¯¯¯¯¯¯

P_полная.V=n_полная.R.T

P₁=(n₁/n _полная).P _полная

(n₁/n_полная) называется мольной долей газа 1

P₂=(n2/n _полная).P _полная

P₃=(n₃/n _полная).P _полная

. . . . . . . . . . . . . . . .

Пример: в закрытом контейнере 4 грамма H₂. Если мы добавим 4 г He к этому контейнеру, какие из следующих утверждений станут правдой? (H = 1, He = 4)

I. Давление H₂ равно начальному давлению этого.

II. Кинетические энергии частиц H₂ и He в смеси равны.

III. Парциальное давление H₂ в смеси вдвое больше He.

Решение:

I. Находим парциальное давление H₂, используя закон идеального газа.

P_H2.V=n_H2.R.T

P_H2=n_H2.R.T/V

Поскольку V, T и n_H2 постоянны, парциальное давление H₂ не изменяется. I. правда.

II. Поскольку температура однородной смеси в контейнере одинакова, кинетическая энергия частиц не изменяется, и кинетическая энергия частиц H₂ равна кинетической энергии частиц He. II. правда.

III. Молярная масса H₂ = 2,1 = 2

Моль H₂;

n_H2=4/2= 2 моль

Крот он;

n_He=4/4 = 1 моль

Парциальное давление прямо пропорционально числу молей; Таким образом, парциальное давление H₂ вдвое превышает парциальное давление Не. III. правда.

Пример: Контейнер содержит 0,4 моль CH₄, 0,1 моль  и 0,3 моль He. Если парциальное давление He составляет 60 см рт.ст., какое из следующих утверждений неверно? (C = 12, H = 1, S = 32, O = 16)

I. Смесь содержит 50% CH₄ на моль

II. Общее давление контейнера 160 см рт.

III. Плотность SO₂ в четыре раза превышает плотность CH₄

Внутривенно Парциальное давление SO₂ составляет 20 см рт.

Решение:

I. общее количество молей газов;

n_полная= = 0,4 + 0,1 + 0,3 = 0,8 моль n_CH4=(0,4/0,8).100=50

I ложно

II. Парциальное давление Не 60 см рт.

P_He=(n_He/n_полная).P_полная

60=(0,3/0,8).P_полная

P_полная=160 см рт

II  ложно

III. Молярные массы SO₂ = 32 + 2,16 = 64 и CH₄ = 12 + 4,1 = 16

массы m_SO2=n_SO2.Mm_SO2=0,1.64=6,4 г и m_CH4=n_CH4.Mm_CH4=0,4.16=6,4 г

Так как они имеют равные объемы и массы, d = m / V

их плотности также равны, III. ложно

IV. Парциальное давление SO₂ P_SO2=(n_SO2/n_total).P_total

P_SO2=(0,1/0,8).160

P_SO2=20 см рт IV. правда

Давление газов в сборных контейнерах

На рисунке ниже показаны два контейнера в сочетании с краном А.

Газы X и Y помещаются в контейнеры I и II, они не вступают в реакцию друг с другом. Если мы откроем кран между контейнерами, какое количество всей системы изменится? Мы пытаемся ответить на этот вопрос сейчас.

Мы узнали, что газы распространяются от высокого давления до низкого давления. В этой системе газ, имеющий более высокое давление, диффундирует в другой контейнер до баланса давления. Поскольку никакой реакции не происходит, начальное и конечное число молей газов X и Y равны. Общее количество родинок равно сумме n₁ и n₂

Уравнение I. n _полная = n₁+n₂

Если мы напишем закон идеального газа для каждой ситуации;

n₁=(P₁.V₁)/(R.T), n₂=(P₂.V₂/R.T), _полная=(P_{конечное}.V_{конечное}/.RT)

подставим эти уравнения в уравнение I. и получим;

Мы можем написать V₁+V₂ в V_{конечное} также.

Пример: если мы откроем кран и установим системный баланс, какие из следующих утверждений станут верными для этой системы?

I. Конечное давление Y больше, чем начальное давление Y

II. Парциальные давления X и Y становятся равными.

III. Общее давление становится 2,4 атм.

Решение:

I. Начальный объем газа Y равен 6 В, конечный объем Y равен 10 В. Поскольку температура равна числу молей, но объем Y увеличивается, его давление уменьшается. I. ложно

II. Парциальные давления газов прямо пропорциональны их количеству молей. Мы находим число молей газов, а затем даем соотношение между их парциальными давлениями, используя закон идеального газа.

n=P.V/R.T

n_X=Px.Vx/R.T=3.4V/RT=12V/RT

n_Y=P_Y.V_Y/R.T=2.6V/RT=12V/RT

Поскольку число молей газов одинаково, их парциальные давления также становятся равными.

III.

P_{конечное}=(Px.Vx+Py.Vy)/(Vx+Vy)

P_{конечное}=(3.4V+2.6V)/(4V+6V)

P_{конечное}=24V/10V=2,4 атм

III. тоже верно

Газовые экзамены и решение проблем