YKI3030 Keemia ja materjaliõpetus · Ülesanne 1 Varahommikul, mil õhutemperatuur oli 10 C, mõõdeti rehvides rõhuks 2,3 atm. Kui suur on rõhk päeval, kui õhutemperatuur on

2. harjutustundYKI3030

Keemia ja materjaliõpetus

2. harjutustund – p.1/28

Arvutused gaaside ja aurudega. Mõisted

Normaaltingimused:temperatuur 273,15 K (0 ◦C)rõhk 101 325 Pa (1,0 atm; 760 mmHg,10 m H2O sammast +4◦C )

Standardtingimused:temperatuur 273,15 K (0 ◦C)rõhk 100 000 Pa (0,987 atm; 750 mmHg)


Arvutused gaaside ja aurudega. Mõisted

Moolide arvu leidmine:

n =V0[dm

3]

22, 4[dm3/mol], [mol]

n =m

M


Ideaalgaaside seadused

Gaaside mahu viimiseks ühtedelt tingimustelt(P1, T1) teistele (P2, T2) või siis kanormaaltingimustele:

P1 · V1

T1

=P2 · V2

T2

=P0 · V0

T0

Mõlemal pool võrdusmärki peab kasutamaühtesid ja samu rõhu- ja mahuühikuid.

Temperatuur kelvini kraadides:

T (K) = t(◦C) + 273, 152. harjutustund – p.4/28

Mendelejev–Clapeyroni võrrand

PV = nRT

PV =m

MRT

R = 62400mmHg · cm3

mol ·K

R = 0, 082atm · dm3

mol ·K

R = 8, 314Pa ·m3

mol ·K2. harjutustund – p.5/28

Gaasi suhteline tihedus

Gaasi suhteline tihedus on ühikuta suurus janäitab, mitu korda on antud gaas teisest raskemvõi kergem.

Suhtelist tihedust väljendatakse õhu või vesinikusuhtes. Näiteks:

DH2=

mgaas

mH2

=Mgaas

MH2

Tundmatu gaasi massi ja vesiniku massi suhtestsaab arvutada gaasi molaarmassi.


Ülesanne 1

Varahommikul, mil õhutemperatuur oli 10◦C,mõõdeti rehvides rõhuks 2,3 atm. Kui suur onrõhk päeval, kui õhutemperatuur on 35◦C?


Ülesanne 1


P 1 · V1

T1

=P2 · V2

T2

V 1 = V 2

P 1

T1

=P2

T2


Ülesanne 1


P 1 · V1

T1

=P2 · V2

T2

V 1 = V 2

P 1

T1

=P2

T2

P 2 =P 1 · T2

T 1

=2, 3 · 308

283= 2, 5 atm


Ülesanne 2

Tühja ballooni, mille ruumala on 40 dm3, viidi O2.Gaasi rõhk anumas 23◦C juures oli 2,52 atm.Leida anumas oleva hapniku mass.


Ülesanne 2


P 1 · V1

T1

=P0 · V0

T0

n =V0

22, 4=

m

M


Ülesanne 2


P 1 · V1

T1

=P0 · V0

T0

n =V0

22, 4=

m

M

M(O2) = 32 g/mol


Ülesanne 2


V 0 =T0 · P 1 · V1

P0 · T1

=273 · 2, 52 · 40

1 · 296= 92, 9676 dm3

m =M · V0

22, 4=

32 · 92, 9676

22, 4= 132, 8 g


Ülesanne 2



Ülesanne 2


PV =m

MRT R = 0, 082

atm · dm3

mol ·K


Ülesanne 2


PV =m

MRT R = 0, 082

atm · dm3

mol ·K

m =P · V ·M

R · T=

2, 52 atm · 40 dm3· 32

0, 082 · 296= 132, 8 g


Ülesanne 2


PV =m

MRT R = 8, 314

Pa ·m3

mol ·K


Ülesanne 2


PV =m

MRT R = 8, 314

Pa ·m3

mol ·K

1 atm = 101325 Pa

2, 52 atm = x Pa

2, 52 · 101325

1= 255339 Pa


Ülesanne 2


PV =m

MRT R = 8, 314

Pa ·m3

mol ·K

m =P · V ·M

R · T=

255339 Pa · 0, 040 m3· 32

8, 314 · 296= 132, 8 g


Ülesanne 3

Antud on 5 liitrit kloori normaaltingimustel.Arvutada kloori maht ja mass -10◦C ja 870mmHg juures.


Ülesanne 3


P 1 · V1

T1

=P0 · V0

T0

n =V0

22, 4=

m

M

M(Cl2) = 71 g/mol


Ülesanne 3


V 1 =T1 · P 0 · V0

P1 · T0

=263 · 760 · 5

870 · 273= 4, 21 dm3

m =M · V0

22, 4=

71 · 5

22, 4= 15, 8 g


Ülesanne 4

Gaasisegu sisaldab 22% heeliumi, 18%vesinikku, 30% lämmastikku ja 30% argooni.Milline on segu koostis mahuprotsentides?


Ülesanne 4


n =V0

22, 4=

m

M


Ülesanne 4


n =V0

22, 4=

m

MM(He) = 4 g/molM(H2) = 2 g/molM(N2) = 28 g/molM(Ar) = 40 g/mol


Ülesanne 4

VHe =m · 22, 4

M=

22 · 22, 4

4= 123, 2 dm3

VH2=

18 · 22, 4

2= 201, 6 dm3

VN2=

30 · 22, 4

28= 24 dm3

VAr =30 · 22, 4

40= 16, 8 dm3

365, 6 dm3


Ülesanne 4

Cvol%,He =123, 2 · 100

365, 6= 33, 7 vol%

Cvol%,H2=

201, 6 · 100

365, 6= 55, 1 vol%

Cvol%,N2=

24 · 100

365, 6= 6, 6 vol%

Cvol%,Ar =16, 8 · 100

365, 6= 4, 6 vol%

100 %


Ülesanne 5

Õhk sisaldab mahuliselt 21% hapnikku, 78%lämmastikku ja 1% argooni. Arvutada õhukoostis massiprotsentides.


Ülesanne 6

50 liitrisel hapniku balloonil näitab 25◦C juuresmanomeeter rõhku 85 atm. Mitu liitrit (dm3) O2

normaaltingimustel on võimalik saada? Mitugrammi O2 on balloonis?


Ülesanne 6



NB! Manomeeter survemahutitel näitab rõhkuümbritseva keskkonna suhtes. Kui näit on "0",siis balloonis on gaas atmosfääri rõhul (1 atm).

Psurvemahuti = Pmanomeeter + Patmosfaar


Ülesanne 6




Ülesanne 6



P 1 · V1

T1

=P0 · V0

T0


Ülesanne 6



P 1 · V1

T1

=P0 · V0

T0

V 0 =T0 · P 1 · V1

P0 · T1

=273 · (85 + 1) · 50

1 · 298= 3939 dm3


Ülesanne 6




Ülesanne 6



PV =m

MRT M(O2) = 32 g/mol

R = 0, 082atm · dm3

mol ·K


Ülesanne 6



PV =m

MRT M(O2) = 32 g/mol

R = 0, 082atm · dm3

mol ·K

m =P · V ·M

R · T=

(85 + 1) atm · 50 dm3· 32

0, 082 · 298= 5627 g


Ülesanne 7

Veeldatud argooni tihedus on 1,3954 g/cm3. Mitukorda suureneb argooni maht üleminekulvedelast olekust gaasilisse olekussenormaaltingimustel?


Ülesanne 7


1 liitri vedela argooni mass on 1395, 4 g


Ülesanne 7



n =V0

22, 4=

m

MM(Ar) = 40 g/mol


Ülesanne 7



n =V0

22, 4=

m

MM(Ar) = 40 g/mol

V0,Ar =m · 22, 4

M=

1395, 4 · 22, 4

40= 781, 4 dm3


Ülesanne 8

40 liitrises balloonis on 20 kg vedelat CO2.Milline rõhk tekib mahutis, kui tulekahju tõttutõuseb mahutis temperatuur 250 kraadini?


Ülesanne 8


PV =m

MRT M(CO2) = 44 g/mol


Ülesanne 8


PV =m

MRT M(CO2) = 44 g/mol

P =m ·R · T

V ·M=

20000 g · 0, 082 · 523

40 dm3· 44

= 487 atm

R = 0, 082atm · dm3


Ülesanne 9

Aurustati 10 kg vett. Kui suur on veeauru mahttemperatuuril 180◦C ja rõhul 1,2 atm?


Ülesanne 9


n =V0

22, 4=

m

M

P 1 · V1

T1

=P0 · V0

T0


Ülesanne 9


n =V0

22, 4=

m

M

P 1 · V1

T1

=P0 · V0

T0

M(H2O) = 18 g/mol


Ülesanne 9


V 0 =m · 22, 4

M=

10 [kg] · 22, 4 [m3/kmol]

18 [kg/kmol]= 12, 44 m3

V 1 =V0 · P 0 · T1

T0 · P1

=12, 44 · 1 · 453

273 · 1, 2= 17, 2 m3


Ülesanne 10

Mitu liitrit SO2 temperatuuril 35◦C ja rõhul 110,5kPa on vaja 25 kg 65%-lise H2SO4 saamiseks,kui protsessi saagis on 87%?


Ülesanne 10


SO2 → H2SO4


Ülesanne 10


SO2 → H2SO4

M(H2SO4) = 98 g/mol

nH2SO4=

m

M=

25 [kg] · 0, 65

98 [kg/kmol]= 0, 1658 kmol


Ülesanne 10


SO2 → H2SO4

M(H2SO4) = 98 g/mol

nH2SO4=

m

M=

25 [kg] · 0, 65

98 [kg/kmol]= 0, 1658 kmol = nSO2


Ülesanne 10


SO2 → H2SO4

M(H2SO4) = 98 g/mol

nH2SO4=

m

M=

25 [kg] · 0, 65

98 [kg/kmol]= 0, 1658 kmol = nSO2

n =V0

22, 4V 0 = n · 22, 4 = 0, 1658 [kmol] · 22, 4 [m3/kmol] =

= 3, 714 m3 = 3714 dm32. harjutustund – p.22/28

Ülesanne 10


SO2 → H2SO4


Ülesanne 10


SO2 → H2SO4

P 1 · V1

T1

=P0 · V0

T0


Ülesanne 10


SO2 → H2SO4

P 1 · V1

T1

=P0 · V0

T0

V 1 =V0 · P 0 · T1

T0 · P1

=3714 · 101, 325 · 308

273 · 110, 5= 3842 dm3


Ülesanne 10


SO2 → H2SO4

P 1 · V1

T1

=P0 · V0

T0

V 1 =V0 · P 0 · T1

T0 · P1

=3714 · 101, 325 · 308

273 · 110, 5= 3842 dm3

Saagist arvesse võttes: V 1 =3842

0, 87= 4416 dm3


Ülesanne 11

32 grammi malmi põletamisel hapniku vooseraldus 1,6 dm3 CO2 22◦C ja 1,01 atm juures.Arvutada süsiniku protsentsisaldus malmis.


Ülesanne 11


C + O2 → CO2

M(C) = 12 g/mol


Ülesanne 11


C + O2 → CO2

M(C) = 12 g/mol

P 1 · V1

T1

=P0 · V0

T0


Ülesanne 11


C + O2 → CO2

M(C) = 12 g/mol

P 1 · V1

T1

=P0 · V0

T0

V 0 =T0 · P 1 · V1

P0 · T1

=273 · 1, 01 · 1, 6

1 · 295= 1, 5 dm3


Ülesanne 11


C + O2 → CO2

M(C) = 12 g/mol


Ülesanne 11


C + O2 → CO2

M(C) = 12 g/mol

nCO2=

V0

22, 4=

1, 5

22, 4= 0, 06696 mol


Ülesanne 11


C + O2 → CO2

M(C) = 12 g/mol

nCO2=

V0

22, 4=

1, 5

22, 4= 0, 06696 mol = nC


Ülesanne 11


C + O2 → CO2

M(C) = 12 g/mol

nCO2=

V0

22, 4=

1, 5

22, 4= 0, 06696 mol = nC

nC =m

MmC = n ·M = 0, 067 · 12 = 0, 8 g


Ülesanne 11


C + O2 → CO2

M(C) = 12 g/mol

nCO2=

V0

22, 4=

1, 5

22, 4= 0, 06696 mol = nC

nC =m

MmC = n ·M = 0, 067 · 12 = 0, 8 g

Süsiniku sisaldus:maine

msegu

· 100% =0, 8

32· 100% = 2, 5%


Ülesanne 12

Kui palju vett on vaja aurustada 120 dm3 mahugaautoklaavis, et manomeeter näitaks 110◦C juuresrõhku 3,5 atm?


Ülesanne 12


P 1 · V1

T1

=P0 · V0

T0

n =V0

22, 4=

m

M


Ülesanne 12


P 1 · V1

T1

=P0 · V0

T0

n =V0

22, 4=

m

M

M(H2O) = 18 g/mol


Ülesanne 12


V 0 =T0 · P 1 · V1

P0 · T1

=273 · (3, 5 + 1) · 120

1 · 383= 385 dm3

m =M · V0

22, 4=

18 · 385

22, 4= 309, 4 g


Ülesanne 12



Ülesanne 12


PV =m

MRT


Ülesanne 12


PV =m

MRT

m =P · V ·M

R · T=

(3, 5 + 1) atm · 120 dm3· 18

0, 082 · 383= 309, 4 g

R = 0, 082atm · dm3


Ülesanne 13

10 liitrise mahuga balloonil näitab 17◦C juuresmanomeeter rõhku 2535,5 hPa. Leida balloonisoleva gaasi mass, kui on teada, et temasuhteline tihedus vesiniku suhtes on 40.


Ülesanne 13


P 1 · V1

T1

=P0 · V0

T0

n =V0

22, 4=

m

M

DH2=

Mgaas

2, 02. harjutustund – p.28/28

Ülesanne 13


1 atm = 1013, 25 hPa

x atm = 2535, 5 hPa

1 · 2535, 5

1013, 25= 2, 5 atm


Ülesanne 13


V 0 =T0 · P 1 · V1

P0 · T1

=273 · (2, 5 + 1) · 10

1 · 290= 32, 9483 dm3

DH2=

Mgaas

2, 0Mgaas = DH2

· 2 = 40 · 2 = 80

m =M · V0

22, 4=

80 · 32, 9483

22, 4= 117, 67 g


Documents

YKI3030 Keemia ja materjaliõpetus · Ülesanne 1 Varahommikul, mil õhutemperatuur oli 10 C, mõõdeti rehvides rõhuks 2,3 atm. Kui suur on rõhk päeval, kui õhutemperatuur on