题目
.5gcdot (mol)^-1. 设气体为理想`体-|||-5.有氮气和甲烷的`体混合物100g,已知氮气的质量分数为0.31。在420K和一定压强下,混合气体-|||-体积为9.95 dm^3 求混合气体的总压和各组分的分压。假定混合气体遵守道尔顿分压定律。已知氮气和甲-|||-完的摩尔质量分别为 cdot (mol)^-1 和 cdot (mol)^-1-|||-6.300K时,某一容器中含有H2(g)和N2(g)两种气体的混合物,压强为152kPa。将N2(g)分离后,只留-|||-:(g). 保持温度不变,压强降为50.7kPa.气体质量减少了14g。已知N:(g)和H 2(g)的摩尔质量分别为-|||- (mol)^-1 和 .0gcdot (mol)^-1 试计算:(1)容器的体积;(2)容器中H2(g)的质量;(3)容器中最初气体混合物中H2(g)-|||-(g)的序-|||-7.设在某 手品中,各组分的质量分数分别为 _(({H)_(2))}=0.064 . (CO)=0.678 . ((N)_(2))=0.107.-|||-((O)_(2))=0.140 . (C(H)_(4))=0.011 试计算:(1)混合气中各气体的摩尔分数:(2)当混合气在670K和152kPa-|||-的密度:(3)各气体在上述条件下的分压-|||-8.288K时,容积为20 dm^3的氧气钢瓶上压力表的读数为10.13MPa,氧气,被使用一段时间后,压力表-|||-的读数降为2.55 MPa,试计算使用掉氧气的质量。设近似可以使用理想气体的状态方程。已知-|||-((O)_(2))=32gcdot (mol)^-1-|||-9.由氯乙烯(C3H3Cl)氯化氢(HCl)和乙烯(C,H4)构成的理想气体混合物,各组分的摩尔分数分别为-|||-(C,H,CD)=0.89 , x(HCl)=0.09 . ((C)_(1)(H)_(4))=0.02 在恒定温度和压强为101.325kPa的条件下,用水淋洗-|||-混合气以去除氯化氢,但是留下的水蒸气分压为2.666kPa 试计算洗涤后的混合气中氯乙烯和乙烯的分压-|||-10.在273K和40.53 MPa时.测得氮气的摩尔体积为 .03times (10)^-5(m)^3cdot (mol)^-1 试用理想气体状态方程计算-|||-氮气的摩尔体积.并说明为什么实验值和计算值两个数据有差异-|||-11.行1mol N2. g273K时的体积为70.3cm^3.试计算其压强(实验测定值为40.5MPa),并说明-|||-以下两种计算结果为什么有差异:(1)用理想气体状态方程;(2)用范德华方程 已知范德华常数-|||-=0.1368Pacdot (m)^6cdot (mol)^-2 =0.386times (10)^-1(m)^3cdot (mol)^-1-|||-12.在一个容积为0.5 m^3的钢瓶内放有16 kg温度为500 K的CH4(g),试比算容器内的压强:(1)用理想气-|||-体状态左积:(2)用范德华方程。已知CH4(g)的范德华常数 =0.228(P)_(3)cdot (m)^6cdot (mol)^-2 . =0.427times (10)^-1(m)^3cdot (mol)^-1
题目解答
答案
有氮气和甲烷(均为气体)的气体混合物100g,已知氮气的质量分数为0.31。
在420K的一定压力下,混合气体的体积为9.95dm3。
求混合气体的总压力和各组分的分压。
假设混合气体遵守道尔顿分压定律。
已知氮气和甲烷的摩尔质量分别为28gmol-1和16gmol-1。
P(氮气)=389.5kPaP(甲烷)=1512.5kPa。
在420K的一定压力下,混合气体的体积为9.95dm3。
求混合气体的总压力和各组分的分压。
假设混合气体遵守道尔顿分压定律。
已知氮气和甲烷的摩尔质量分别为28gmol-1和16gmol-1。
P(氮气)=389.5kPaP(甲烷)=1512.5kPa。
解析
步骤 1：计算氮气和甲烷的质量
氮气的质量分数为0.31，因此氮气的质量为 $100g \times 0.31 = 31g$。甲烷的质量为 $100g - 31g = 69g$。
步骤 2：计算氮气和甲烷的摩尔数
氮气的摩尔数为 $\frac{31g}{28g\cdot {mol}^{-1}} = 1.1071mol$。甲烷的摩尔数为 $\frac{69g}{16g\cdot {mol}^{-1}} = 4.3125mol$。
步骤 3：计算混合气体的总摩尔数
混合气体的总摩尔数为 $1.1071mol + 4.3125mol = 5.4196mol$。
步骤 4：计算混合气体的总压
使用理想气体状态方程 $PV=nRT$，其中 $P$ 为压强，$V$ 为体积，$n$ 为摩尔数，$R$ 为理想气体常数，$T$ 为温度。将已知值代入，得到 $P = \frac{nRT}{V} = \frac{5.4196mol \times 8.314J\cdot {mol}^{-1}\cdot {K}^{-1} \times 420K}{9.95\times {10}^{-3}{m}^{3}} = 1902.0kPa$。
步骤 5：计算各组分的分压
根据道尔顿分压定律，各组分的分压等于其摩尔分数乘以总压。氮气的分压为 $1902.0kPa \times \frac{1.1071mol}{5.4196mol} = 389.5kPa$。甲烷的分压为 $1902.0kPa \times \frac{4.3125mol}{5.4196mol} = 1512.5kPa$。
氮气的质量分数为0.31，因此氮气的质量为 $100g \times 0.31 = 31g$。甲烷的质量为 $100g - 31g = 69g$。
步骤 2：计算氮气和甲烷的摩尔数
氮气的摩尔数为 $\frac{31g}{28g\cdot {mol}^{-1}} = 1.1071mol$。甲烷的摩尔数为 $\frac{69g}{16g\cdot {mol}^{-1}} = 4.3125mol$。
步骤 3：计算混合气体的总摩尔数
混合气体的总摩尔数为 $1.1071mol + 4.3125mol = 5.4196mol$。
步骤 4：计算混合气体的总压
使用理想气体状态方程 $PV=nRT$，其中 $P$ 为压强，$V$ 为体积，$n$ 为摩尔数，$R$ 为理想气体常数，$T$ 为温度。将已知值代入，得到 $P = \frac{nRT}{V} = \frac{5.4196mol \times 8.314J\cdot {mol}^{-1}\cdot {K}^{-1} \times 420K}{9.95\times {10}^{-3}{m}^{3}} = 1902.0kPa$。
步骤 5：计算各组分的分压
根据道尔顿分压定律，各组分的分压等于其摩尔分数乘以总压。氮气的分压为 $1902.0kPa \times \frac{1.1071mol}{5.4196mol} = 389.5kPa$。甲烷的分压为 $1902.0kPa \times \frac{4.3125mol}{5.4196mol} = 1512.5kPa$。