Присоединиться

Химия·Газовые законы·8–11 класс

Парциальные давления гелия и азота в сосуде объёмом 10 л

Условие

В закрытый сосуд объёмом 10 л поместили 4 г гелия He и 28 г азота N₂ и выдержали при температуре 27 °C. Газы между собой не реагируют. Найдите парциальное давление каждого газа и общее давление в сосуде. Универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль·К).

Ответ

p(He) = p(N₂) ≈ 249 кПа, общее давление ≈ 499 кПа (около 4,9 атм)

Решение по шагам

  1. Шаг 1. Что такое парциальное давление

    Парциальное давление газа в смеси — это давление, которое он создавал бы один, занимая весь сосуд при той же температуре. Закон Дальтона:

    pобщ=p1+p2+p_{\text{общ}} = p_1 + p_2 + \ldots

    Молекулы разных газов не мешают друг другу, поэтому каждый газ можно считать отдельно по уравнению pV=nRTpV = nRT.

  2. Шаг 2. Считаем количества вещества

    M(He)=4M(\mathrm{He}) = 4 г/моль (гелий одноатомный), M(N2)=28M(\mathrm{N_2}) = 28 г/моль (азот двухатомный).

    n(He)=44=1n(\mathrm{He}) = \dfrac{4}{4} = 1 моль, n(N2)=2828=1n(\mathrm{N_2}) = \dfrac{28}{28} = 1 моль.

    Массы отличаются в 7 раз, а молекул поровну — а давление зависит именно от числа молекул, не от массы.

Осталось ещё 3 шага — откроются после входа:

  • Шаг 3. Находим парциальное давление каждого газа
  • Шаг 4. Складываем по закону Дальтона
  • Шаг 5. Оцениваем ответ и мольные доли
Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Частые ошибки

  • Делят общее давление пропорционально массам (4 г и 28 г) вместо количеств вещества.

  • Берут M(N)=14M(\mathrm{N}) = 14 г/моль вместо M(N2)=28M(\mathrm{N_2}) = 28 г/моль и получают вдвое больше молей азота.

  • Подставляют температуру 27 вместо 300 К.

  • Смешивают единицы: используют R=8,31R = 8{,}31 с давлением в паскалях, но объёмом в литрах.

  • Считают, что тяжёлый азот «оседает вниз» и давит сильнее гелия — в идеальной смеси это не так.

Другие задачи по теме «Газовые законы»