Ştiri:

Vă rugăm să citiţi Regulamentul de utilizare a forumului Scientia în secţiunea intitulată "Regulamentul de utilizare a forumului. CITEŞTE-L!".

Main Menu

Amestec de gaze

Creat de Nisipeanu, Noiembrie 17, 2011, 10:38:02 PM

« precedentul - următorul »

0 Membri şi 1 Vizitator vizualizează acest subiect.

Nisipeanu

1.Erupţiile vulcanice dau naştere unor lacuri şi râuri de lavă, însoţite şi de emisii de gaze. Aceste emisii pot fi fierbinţi (fumarole), cu temperatura moderată (solfatare) şi reci (mofete). O analiză completă a unei emisii directe de gaze a fost realizată în 1959 de către o echipă condusă de vulcanologul Haroun Tazieff, după erupţia vulcanului Nyiragongo din Zair. Compoziţia (în procente de volum) a amestecului de gaze captat a fost următoarea: 40,9% dioxid de carbon, 2,4% monoxid de carbon, 0,8% hidrogen, 4,4% hidrogen sulfurat, 4,5% azot, 47% vapori de apă.
1) Calculează pentru acest amestec: masa molară medie, densitatea în condiţii normale, densitatea relativă faţă de aer şi densitatea măsurată la 227oC şi 2,05 atm;
2) 299 g de amestec se introduc într-un vas cu volumul de 4,1 dm3 şi se încălzesc la 127oC. Calculează presiunea exercitată de amestecul de gaze;
3) Vasul folosit rezistă la o presiune de 150 atm. Calculează temperatura la care vasul ar putea exploda.
4) Se separă hidrogenul sulfurat din amestec, iar amestecul rămas se arde cu volumul stoechiometric necesar de aer (20 % oxigen şi 80 % azot, în volume). Determină volumul de aer necesar şi compoziţia (în moli) a amestecului de gaze rezultat la ardere.
Se dau :
– mase atomice: H – 1; C-12; N – 14; O – 16; S – 32;
– constanta gazului ideal:R=0,082 atmLmol-1K-1.
– volumul molar = 22,4 L
1) Masa molara medie se calculeaza cu formula:
M=p1∙M1/100 + p2∙M2/100+ p3∙M3/100...+ pn∙Mn/100
Unde
p1, p2, p3, ... , pn sumt procentele in care se gasesc gazelle in amestec
M1, M2, M3, ..., Mn sunt masele molare ale gazelor din amestec
Mase molare
1 mol CO2=44g
1mol CO=28 g   1 mol H2=2g
1 mol H2S=34g   1 mol N2=28g
1 mol H2O=18g
•   M=40,9 ∙44/100 + 2,4∙28/100+ 0,8∙2/100+ 4,4∙34/100+ 4,5∙28/100+ 47∙18/100=2990/100=29,9g/mol
•   Densitatea = M/22,4=29,9/22,4=1,334 g/l
•   daer= M amestec/M aer=29,9/28,9=1,034
•   ρ=m/V
Trebuie determinat volumul amestecului de gaze pentru conditiile problemei
pV=nRT    
V=nRT/p=1∙0,082∙(227+273)/2,05=20 l
ρ=29,9/20=1,495 g/l

2) Se foloseste formula ecuatiei de stare a gazelor
pV=nRT    dar      n=m/M
pV=mRT/M
p= mRT/MV=299∙0,082∙(127+273)/29,9∙4,1=80 atm

3) Se inlocuieste presiunea cu 150 atm si se calculeaza temperatura
pV= mRT/M
T=MpV/mR=29,9∙150∙4,1/299∙0,082=750K
750-273=4770C

4)
Se calculeaza cati moli sunt in 299 g amestec
n=m/M=299/29,9=10 moli
Se calculeaza numarul de moli din fiecare gaz dim 299 g amestec.
In 10 moli amestec vor fi:
4,09 moli dioxid de carbon,
0,24moli monoxid de carbon,
0,08 moli hidrogen,
0,44moli hidrogen sulfurat, care se indeparteaza din amestec
0,45moli azot,
4,7moli vapori de apă.
Dintre acestia nu vor arde CO2, N2, H2O

Ecuatiile reactiilor de ardere sunt:
CO+1/2O2→CO2
H2+1/2O2→ H2O
Se calculeaza numarul de moli de oxygen consumat si numarul de moli de produsi formati in fiecare reactive
1mol.....0,5 moli........1 mol
CO    +    1/2O2      →    CO2
0,24moli....x1...............y1

x1=0,12 moli O2
y1=0,24 moli CO2

1mol.....0,5 moli........1 mol
H2    +    1/2O2      →    H2O
0,08moli....x1...............y1

x1=0,04 moli O2
y1=0,08 moli CO2

numar de moli de O2 utilizat=0,12+0,04=0,16 moli O2
se calculeaza azotul corespunzator oxigenului folosit la ardere
20 moli O2..................80 moli N2
0,16 moli O2.................x
x=0,64 moli N2
Amestecul final va fi format din:
4,09 +0,24=4,33 moli CO2
4,7+0,08=4,78 moli H2O
0,45+0,64=1,09 moli N2

Amestecul total=4,33+4,78 +1,09=10,2 moli
Compozitia procentuala :
10,2 moli moli amestec........4,33moli CO2..........4,78moli H2O..........1,09moli N2
100 moli amestec......................x..................................y...........................z
x=42,45 % CO2
y=46,86 % H2O
z=10,68 % N2

2.Se amestecă 800 g soluţie de H2SO4 14% (ρ = 1,095 g/mL) cu 600 g soluţie H2SO4 20% (p = 1,14 g/mL), 400 g soluţie H2SO4 60% (ρ = 1,52 g/mL) şi 1200 g de apă distilată, pentru a obţine o soluţie A. Din soluţia A se iau 2 volume de câte 10 mL care se utilizează astfel: proba 1 se tratează cu soluţie de Pb(NO3)2 2%, iar în proba 2 se introduce un şpan de zinc cu masa de 2,6 g. Calculează:
a) masa de soluţie de Pb(NO3)2 2%, necesară reacţiei totale cu proba 1 din soluţia A;
b)excesul de zinc (în grame) introdus în proba 2 din soluţia A;
c) volumul de gaz (c.n.) degajat în experimentul 2.

Pentru inceput trebuie sa se determine volumul solutiei totale obtinuta prin amestecare si masa de acid sulfuric din solutia totala.

Se calculeaza masa de acid sulfuric din cele 3 solutii care se amesteca
Solutia 1   Solutia2   Solutia3
100 g solutie1......14 g H2SO4
800 g solutie1........x1 g H2SO4
x1=800∙14/100=112 g H2SO4   


100 g solutie2......20 g H2SO4
  600 g solutie2........x2 g H2SO4
x2=600∙20/100=120 g H2SO4   
   


100 g solutie3......60 g H2SO4
400 g solutie2........x3 g H2SO4
x3=400∙60/100=240 g H2SO4



Se transforma masele solutiilo in ml cu ajutorul densitatilor
ρ=m/V
V=m/ ρ

Solutia 1   Solutia2   Solutia3   Apa
V1=m1/ ρ1=
=800/1,095=730,59 ml   
V2=m2/ ρ2==600/1,14=526,31 ml   
V3=m3/ ρ3==400/1,52=263,15 ml   Densitatea apei este 1g/ml
V apa=1200 ml


Volumul total=730,59+526,31 +263,15 +1200=2720 ml
Masa de H2SO4 din amestec=112+120+240=472 g H2SO4

Se calculeaza cat H2SO4 contin 10 ml solutie
2720 ml solutie.........................472 g H2SO4
10 ml solutie...............................x
x=1,7352 g H2SO4

Ecuatiile reactiilor care au loc

H2SO4+Pb(NO3)2→ PbSO4+2HNO3
H2SO4+Zn→ ZnSO4+H2

a) Din prima ecuatie se calculeaza masa de Pb(NO3)2 care reactioneaza cu 1,7352 g H2SO4
1 mol H2SO4=98g
1 mol Pb(NO3)2=331g
98g........331g
H2SO4+Pb(NO3)2→ PbSO4+2HNO3
1,7352g......x
x=5,86 g Pb(NO3)2
Se calculeaza masa solutiei de Pb(NO3)2 de concentratie 22%
100 g solutie  Pb(NO3)2 ...................2 g Pb(NO3)2
     x g solutie  Pb(NO3)2 ...................5,86 g Pb(NO3)2

x=293 g solutie

b) Din cea de-a doua ecuatie se calculeaza masa de zinc ce reactioneaza cu 1,7352 g H2SO4
98g........65g..............22,4 l
H2SO4+Zn→ ZnSO4+H2
1,7352g......x...............y
x=1,15 g Zn
Excesul de zinc=2,6-1,15=1,45 g exces de zinc
c) y=0,3944 l H2 degajat