0, mol 8,3145 (273,15 37)K mol K. Heliumkaasun paine saadaan kaasujen tilanyhtälöstä pv = nrt. K mol kpa

Transkriptio

1 4. Kaasut 9. Palauta ieleen Reaktio 1 s. 19 olouodoista ja niiden eroista. a) Kaasussa rakenneosat ovat kaukana toisistaan, joten kaasu on aljon harveaa kuin neste. Ts. kaasun tiheys on ienei kuin nesteen tiheys. b) Kaasu on aljon kokoonuristuvaaa kuin neste, koska kaasussa rakenneosat esi. olekyylit ovat kaukana toisistaan. c) Kaikki kaasuseokset ovat hooeenisiä. Kun nesteen kaikki koonentit ovat oolisuudeltaan saanlaisia (=kaikki oolittoia tai kaikki oolisia) uodostuu hooeeninen seos. os seos koostuu sekä oolisista että oolittoista koonenteista, syntyy heteroeeninen seos. Vihje: Tässä voi iettiä: Kaasu on harvaa ainetta ja sen rakenneosat ovat kaukana toisistaan. utta onko kaasuolekyylien välissä a) ilaa b) vettä c) tyhjiö? Vastaus: c) 9. Kaasun aineäärä saadaan kaasujen tilanyhtälöstä V = n. 98,7 10,55 10 V n 0, ol N 8,145 (7,15 7)K ol K 1 ooli kaasua sisältää Avoadron vakion iloittaan kaaleäärän olekyylejä, joten 0,0976 oolissa on: N = n N A = 0,0976 ol 6,0 10 kl ol -1 = 5,9 10 kl kaasuolekyylejä. 94. a) =? t = 7 C T = 00,15 K V = 10 l = n =,0 ol Heliukaasun aine saadaan kaasujen tilanyhtälöstä V = n.,0 ol 8,145 (7,15 7) K n 5 N K ol kpa - V b) n = 5,0 ol t = 0 C = 0 kpa V =? etaanikaasun tilavuus saadaan kaasujen tilanyhtälöstä V = n. 5,0 ol 8,145 (7,15 0) K n V Kol 0, d 0 10

2 c) n =? V = 1,50 d = 1, t = 5 C = 6, kpa Krytonkaasun aineäärä saadaan kaasujen tilanyhtälöstä V = n. - 6,10 1,50 10 V n 0, ol 0,01 ol 8,145 (7,15 5) K Kol d) V = 44,0 d = 44, (O ) = 64,0 = 11 kpa t =? Haikaasun läötila saadaan kaasujen tilanyhtälöstä V = n ja yhtälöön tarvittava haikaasun aineäärä lausekkeesta n = n/. (O ) 64,0 no ( ),00 ol O ( ) ( 16,00) ol ,0 10 V T 98,99... K 5,8C nr,00 ol 8,145 K ol 95. Kaasujen tilan yhtälöön V = n sijoitetaan aineäärän lauseke n = / ja tilavuus V = r h. V n d h V 0, 10 (0,01 ) 4,0 0,18 (Ne) ol 0, N 8,4145 (7,15 5) K Kol 96. a) Tehtävässä tarkastellaan saaa kaasuäärää eri olosuhteissa, joten n 1 = n. oleille tiloille voidaan kirjoittaa kaasujen tilan yhtälö V = n oleille tiloille n = V/() n 1 = n V 1 1 V R suistuu ja läötilat T 1 ja T ovat saat, joten nekin suistuvat. 1

3 Siten V 1 1 V 6 V , 10 Pa 60,0 d V 910 d 9, Pa b) a-kohdan erusteella 0 C:n läötilassa ja 100 kpa:n aineessa haikaasun tilavuus on 910 d :ä. Kaasuullo kestää siis 910 d /8,00 d in -1 = 1140 in ~ 19 tuntia. 97. V = 4,8 d = 4, = 1,7 Pa = 1, N - t = 0 C, joten T = (7,15 + 0) K Kaasujen tilanyhtälöstä V = n ja aineäärän lausekkeesta n = / saadaan: V n 6 N - 1,7 10 4,8 10 9,95 V ( Ar ) ol 1, , k 8,145 (7,15 0) K Kol 98. Huoneen tilavuus = leveys ituus korkeus V(huone) = 4,0 5,0,5 = 50,0 Tästä tilavuudesta 1,0 til-%:a on haikaasua 1,0 % V (O ) 50,0 10,5 100 % Haikaasun assa ratkaistaan kaasujen tilan yhtälön V = n ja aineäärän lausekkeen n = / avulla: V n 101, ,5 ( 16,00) V O ( ) ol 1, k 8,145 (7,15 ) K Kol

4 99. a) 15,0 d :ä vesihöyryä H O(), jonka läötila on 1,0 C ja aine 94, kpa Kaasujen tilanyhtälöstä V = n ratkaistaan veden aineäärä n: - 94, 10 15,0 10 V n(ho) 0, ol 8,145 (7,15 1,0) K Kol olekyylien lukuäärä lasketaan Avoadron vakion avulla N = n N A N(H O()) = 0,489 ol 6,0 10 kl /ol =,58 10 kl b) 10,5 raaa ainava jääkuutio, jonka läötila on -5 C Veden aineäärä jääkuutiossa: 10,5 n(ho) 0, ol ( 1,008 16,00) ol olekyylien lukuäärä lasketaan Avoadron vakion avulla (Reaktio 1 s. ) N = n N A N(H O()) = 0,588 ol 6,0 10 kl /ol =,51 10 kl Vastaus: 10,5 ainavassa jääkuutiossa on eneän olekyylejä kuin 15,0 litrassa a-kohdan olosuhteissa olevaa vesihöyryä a) Siirtoutken alussa: V(aakaasu)(NTP) = 1,0 = 70 bar = Pa t = 15 C Tarkastellaan saaa kaasuäärää eri olosuhteissa eli n(aakaasu)(ntp) = n(aakaasu)(utki) Kaasujen tilanyhtälöstä V = n ratkaistaan n oleille olosuhteille: (NTP) V(NTP) (utki) V(utki) T(NTP) T(utki)

5 (NTP) V(NTP) (utki) V(utki) T( NTP) (utki) 101,5 10 1,0 (7,15 15) K 5 N 7,15 K , d - b) Suoeen tultaessa: V(aakaasu)(NTP) = 1,0 = 54 bar = Pa t = 18 C Tarkastellaan saaa kaasuäärää eri olosuhteissa eli n(aakaasu)(ntp) = n(aakaasu)(utki) Kaasujen tilanyhtälöstä V = n ratkaistaan n oleille olosuhteille: (NTP) V(NTP) (utki) V(utki) T(NTP) T(utki) (NTP) V(NTP) T(utki) V(utki) T(NTP) (utki) 101,5 10 1,0 (7,15 18) K 5 N 7,15 K 54 10, d c) akeluutkistossa: - V(aakaasu)(NTP) = 1,0 = 4,0 bar = 4, Pa t = 18 C Tarkastellaan saaa kaasuäärää eri olosuhteissa eli n(aakaasu)(ntp) = n(aakaasu)(utki) Kaasujen tilanyhtälöstä V = n ratkaistaan n oleille olosuhteille: (NTP) V(NTP) (utki) V(utki) T(NTP) T(utki)

6 (NTP) V(NTP) T(utki) V(utki) T(NTP) (utki) 101,5 10 1,0 (7,15 18) K 5 N 7,15 K4,0 10 0, d 101. Kaasujen tilanyhtälöön V = n sijoitetaan aineäärän lauseke n = / ja tiheyden lauseke = /V. V V n, josta ilan keskiääräinen ooliassa 1,99 8,145 7,15 K V d K ol V 101,5 10 N 19,9 8,145 7,15 K Kol 101,5 10 8,98 ol 10. a) Yhdisteen ooliassa lasketaan kaasujen tilanyhtälöstä V = n ja aineäärän lausekkeesta n = /: V n 0,98 8,145 (7,15 150) K Kol 64, V , ol b) Yhdisteen eiirinen kaava (Reaktio s. 5) alkuaine -%,, /ol n, ol aineääräsuhde C 7,7, 1,01,0999 1,999 ~ H 7,81 7,81 1,008 7,7480 4,997 ~5

7 Cl 54,96 54,96 5,45 1,550 1 kun tarkastellaan 100 yhdistettä. Yhdisteen eiirinen kaava on C H 5 Cl. c) Yhdisteen olekyylikaava on eiirinen kaava tai sen onikerta: = n( (C) + 5 (H) + (Cl)) 64,445 /ol = n ( 1, , ,45) /ol 64,445 = 64,51 n n = 0,998 ~1 Yhdisteen olekyylikaava = eiirinen kaava = C H 5 Cl Huo! Alkuaineanalyysi on kokeellinen enetelä, joten tulos sisältää yös koevirheen. yös koetuloksesta laskettu ooliassa sisältää tään virheen. Siksi viieinen jakolasku ei ene aivan tasan. 10. Kaasujen tilanyhtälöstä V = n aineäärän lausekkeesta n = / ja tiheyden lausekkeesta = /V saadaan: V V n Asetyleenin C H 4 tiheys: 101,5 10 ( 1,01 1,008) (C H) ol 8,145 (7,15 0) K Kol 1, ,08 d Tyikaasun N tiheys: 101,5 10 ( 14,01) (N ) ol 1, ,16 8,145 (7,15 0) K d Kol Ilan tiheys, 9,97 9,98 ol ol 101,5 10 9,97 (ila) ol 1, ,5 8,145 (7,15 0)K d Kol

8 tiheys, /c Haikaasun O tiheys: 101,5 10 ( 16,00) (O ) ol 1, , 8,145 (7,15 0)K d Kol Hiilidioksidikaasun CO tiheys: 101,5 10 (1,01 16,00) (CO ) ol 1, ,8 8,145 (7,15 0)K d Kol Nestekaasun eli roaanikaasun C H 8 tiheys: 101,5 10 ( 1,018 1,008) (C H8) ol 8,145 (7,15 0) K Kol 1, ,8 d a) Kaasu ooliassa /ol tiheys /d C H 4 8,05 1,08 N 8,0 1,16 ila 9,97 1,5 O,00 1, CO 44,01 1,8 C H 8 44,094 1,8 kaasun tiheyden riiuvuus ooliassasta 1,8 1,6 1,4 1, 1 0,8 0,6 0,4 0, 0-10,00 0,00 0,00 40,00 50,00 ooliassa, /ol Sarja1 ooliassan kasvaessa kaasun tiheyskin kasvaa.

9 b) Asetyleenin tiheys on 1,08 /d ja ilan 1,5 /d, joten asetyleeni on ilaa kevyeää ja karannut kaasu asettuu katonrajaan. Talli siis tuulettuu arein lähiäksi kattoa ulottuvan aukon avaaalla. c) Nestekaasun eli roaanin tiheys on 1,8 /d ja ilan 1,5 /d, joten nestekaasu on ilaa raskaaaa ja karannut kaasu asettuu lattianrajaan. Kesäökki tuulettuu siis tehokkaain avaaalla ökin oven, jolloin nestekaasu virtaa ulos (s) + HCl(aq) Cl (aq) + H () n=0,0840 ol yliäärin V =? t = 8 C = 88,7 kpa Reaktioyhtälön ukaan 1 ol tuottaa 1 ol H (). n(h ) = n() = 0,0840 ol Kaasujen tilanyhtälöstä V = n n V(H ) 0,0840 ol 8,145 (7,15 8)K Kol 88,7 10, ,7 d NH () + CO () NH CONH (aq) + H O(l) V =? = 908 t = 5 C = 15,0 kpa Lasketaan urean aineäärä: 908 n(nhconh ) ( 14,01 4 1,008 1,0116,00) ol ,06 ol 15, ol Reaktioyhtälön ukaan 1 ooli ureaa valistuu oolista aoniakkia. n(nh ) = n (NH CONH ) Aoniakkikaasun tilavuus saadaan kaasujen tilanyhtälöstä V = n. n(nh ) n(nhconh ) V(NH ) 15, ol 8,145 (7,15 5)K Kol 15,0 10 0, d

10 106. CH CH OH C H 4 + H O (95 -% etanoli) = 1,00 (CH CH OH) = (95 %/100 %) 1,00 = 0,95 n(ch CH OH) = (CH CH OH)/(CH CH OH) = 0,95 /[( 1, , ,00) /ol] = 0,006 ol Yhdestä oolista etanolia uodostuu yksi ooli eteeniä: n(ch CH ) = n(ch CH OH) = 0,006 ol Eteenikaasun tilavuus saadaan kaasujen tilanyhtälöstä V = n: n V(CHCH ) 0, ol 8,145 (7,15 5) K Kol , ,465 d (NaN ) =? V(tyyny) = 0,0 l = 0,0 d = 0, (N ) = 14 kpa t(n ) = 5 C Tyikaasun aineäärä saadaan kaasujen tilanyhtälöstä V = n: - V ,0 10 nn ( ) 1, ol 8,145 (7,15 5) K Kol Reaktioyhtälön erusteella saadaan: n(nan ) = (/) n(n ) = (/) 1,718 ol (NaN ) = n(nan ) (NaN ) = (/) n(n ) (NaN ) = (/) 1,718 ol (, ,01) /ol = 74,489 = 74, Pb(NO ) (s) PbO(s) + 4 NO () + O ()

11 Hajoavan lyijynitraatin aineäärä on: (Pb(NO ) ) = 1, /ol n(pb(no ) )= (Pb(NO ) )/(Pb(NO ) ) =,16 /1, ol -1 = 6, ol. Tällöin n(no ) = n(pb(no ) ) = 6, ol = 1, ol ja n(o ) = ½ n(pb(no ) ) = ½ 6, ol =, ol Kaasuaisia tuotteita on siis yhteensä: n(no ) + n(o ) = 1, ol +, ol = 1, ol. Niiden aiheuttaa aine 0 C:ssa saadaan kaasujen tilanyhtälöstä V = n. = n/v = 1, ol 8,145 K -1 ol -1 (7,15 + 0) K/1, = 486,95 Pa = 4,8 kpa a) henitysnoeus = 4,5 d in -1 t(ila) = 5 C = 98 K (ila) = 98 kpa = hiilidioksidia,4 tilavuus-% aika = 4 h V(ila, 4h) = 4,5 d in -1 4 h 60 in = 6480 d n(ila) = [ (ila) V(ila) ] / R T = [98 x ]/ [ 8,14 N K -1 ol -1 98K = 56, ol Avoadron laki : [ V(ila) / n(ila) ] = [ V(CO )/n(co )] n(co ) = [V(CO ) n(ila) ]/ V(ila) = [ (,4 %/100 %) 6480 d 56, ol]/6480 d = 8,71 ol (CO ) = n(co ) x (CO ) = 8,71 ol x 44,0 ol -1 = 8 80 b) (Na O ) =,65 k siis n(na O ) = n/ =,65 10 / 77,98 ol -1 = 46,8 ol Na O (s) + CO () Na CO (s) + O () ol Na O oistaa ol CO, joten46,8 ol Na O oistaa 46,8 ol CO

12 a-kohdan erusteella hiilidioksidia tuotetaan 8,71 ol 4 tunnissa, joten 46,8 ol tuotetaan: (46,8 ol 1 vrk) / 8,71 ol = 5,4 vrk 11. Lasketaan lukoosin aineäärä: 4,00 n(c6h1 O 6 ) 0,0... ol (6 1,01 1 1, ,00) ol Reaktioyhtälön erusteella 1 ooli lukoosia tuottaa 6 oolia hiilidioksidia eli n(co ) 6 n (C H O ), ja hiilidioksidikaasun tilavuus saadaan kaasujen tilanyhtälöstä V = n. 6 0,0... ol 8,145 (7,15 7)K n(co ) 6 n(c6h1o 6 ) V(CO Kol ) 99, , ,44 d 11. atkaan kuluu bensiiniä = oktaania = 7,9 l/100 k 110 k = 8,69 l (Oktaani) = V = 8,69 l 0,71 k/l = 6,1699 k n(oktaani) = / = 6,1699 k/ [(8 1, ,008) /ol] = 54,015 ol Oktaanin täydellinen alainen: C 8 H O () 16 CO + 18 H O Hiilidioksidikaasun tilavuus saadaan kaasujen tilanyhtälöstä V = n 8 54, ol 8,145 (7,15 5)K n (CO ) V(CO Kol ) , ,6 d 114. (C 4 H 10 ) = 190 a) Kaasujen tilanyhtälöstä V = n ja aineäärän lausekkeesta n = /: V n 190 8,145 (7,15 0) K V(C 4H 10 ) K ol 0, ,7 d (4 1,0110 1,008) 101, 10 ol

13 b) Hiilidioksidia ja vettä syntyy, kun oltin alaa tyhjäksi: Täydellinen alainen: C 4 H 10 + O () CO + H O C 4 H O () 8 CO + 10 H O n(c 4 H 10 ) = / = 190 /[(4 1, ,008) /ol] =,69 ol Reaktioyhtälöstä nähdään, että n(co ) = 4 * n(c 4 H 10 ) (CO ) = n(co ) (CO ) = 4 n(c 4 H 10 ) *(CO ) = 4,69 ol (1, ,00) /ol = 575,49 = 575 Reaktioyhtälöstä nähdään, että n(h O) = 5 * n(c 4 H 10 ) (H O) = n(h O) (H O) = 5 n(c 4 H 10 ) (H O) = 5,69 ol ( 1, ,00) /ol = 94,480 = 94 c) luokkaan vaautuvan hiilidioksidikaasun tilavuus: Kaasujen tilanyhtälöstä V = n V(CO ) n (CO ) 4,69... ol 8,145 (7,15 0) K Kol 101,10 0, d 115. a) etaanin täydellinen alainen (s. 114) CH 4 () + O () CO () + H O() b) Polttainen tuottaa hiilidioksidia. Sekä etaani että hiilidioksidi ovat ns. kasvihuonekaasuja. Yleisesti etaanin idetään yäristön kannalta haitalliseana. c) (CH 4 ) = 88 k n(co ) =? V(CO ) =? NTP

14 Lasketaan etaanin aineäärä: n(ch 4 ) = (CH 4 )/(CH 4 ) = /[(1, ,008) /ol] = /(16,04 /ol) = 1, ol Reaktioyhtälön erusteella 1 ol etaania tuottaa 1 ol hiilidioksidia eli n(co ) = n(ch 4 ) Kaasujen tilanyhtälöstä V = n n(co ) V(CO ) d) Ilaa kuluu: 4 1, ol 8,145 7,15 K Kol 101, , Palainen kuluttaa haikaasua: CH 4 () + O () CO () + H O() Reaktioyhtälön erusteella 1 ol etaania kuluttaa alaessaan ol haikaasua, joten 1, ol etaania kuluttaa 1, ol haikaasua, jonka tilavuus on: 4 1, ol 8,145 7,15 K n(o ) V(O Kol ) 101, ,79... Tää on 1 til-%:a kuluvan ilan tilavuudesta, joten V(ila) = (100 til-%/1 til-%) 804,79 = 8,5 = 80