• Il Progetto
  • Indice Chimica Online
  • Cookie Policy
  • Privacy
sabato, Marzo 25, 2023
Chimicamo
Nessun risultato
Visualizza tutti i risultati
  • Home
  • Indice
  • Chimica
    • Chimica Analitica
    • Chimica Fisica
      • Termodinamica
      • Elettrochimica
    • Chimica Generale
    • Chimica Organica
  • Fisica
  • Stechiometria
  • Tutto è Chimica
  • Quiz
    • Quiz Chimica Generale
    • Quiz Chimica Organica
    • Quiz Stechiometria
    • Test di Ammissione
  • Biochimica
  • News
Chimicamo
Nessun risultato
Visualizza tutti i risultati
Home Chimica

Gas: esercizi svolti

di Chimicamo
3 Luglio 2021
in Chimica, Stechiometria
A A
0
Gas: esercizi svolti-chimicamo

Gas: esercizi svolti-chimicamo

I gas non hanno né forma, né volume proprio infatti,  si espandono fino a riempire completamente e ad assumere la forma del recipiente che li contiene. Il comportamento fisico di un gas è determinato da quattro grandezze: la quantità di gas (n o numero di moli), il volume (V), la temperatura (T) e la pressione (p).

Per correlare tali grandezze sono state elaborate, nel corso dei secoli, le leggi sui gas che consentono di poter prevedere come varia una grandezza in funzione delle altre.

 Legge di Boyle

Tale legge è valida in condizioni isoterme ovvero a temperatura costante .

Consideriamo un sistema che passa dalla pressione p1 e dal volume V1 alla pressione p2  e al volume V2. Poiché per la legge di Boyle p1V1 = costante e p2V2 = costante possiamo dire p1V1= p2V2

Prima legge di Gay-Lussac

Tale legge è valida in condizioni isobare ovvero a pressione costante.

Consideriamo un sistema che passa dalla temperatura T1 e dal volume V1 alla temperatura T2 e al volume V2. Poiché per la prima legge di Gay Lussac V1/T1 = costante e V2/T2 = costante possiamo dire V1/T1= V2/T2

Seconda  legge di Gay-Lussac

Tale legge è valida in condizioni isocore ovvero a volume costante.

Consideriamo un sistema che passa dalla temperatura T1 e dalla pressione p1 alla temperatura T2 e alla pressione p2. Poiché per la seconda legge di Gay Lussac p1/T1= costante e p2/T2 = costante possiamo dire p1/T1=p2/T2

Equazione di stato dei gas

Tale equazione  mette in relazione pressione, volume, temperatura e numero di moli ed è espressa da:

pV = nRT ; se la pressione è espressa in atmosfere, il volume in litri, la temperatura in Kelvin la costante R vale 0.08206 atm x L/ mol x K

Equazione combinata dei gas

Se un gas passa da una pressione p1 , un volume V1 , una temperatura T1 a una pressione p2 , un volume V2 e una temperatura T2 senza variazione di numero di moli sussiste la seguente relazione :

p1V1/ T1= p2V2/T2

Densità dei gas

La densità di un gas, tenendo conto delle equazioni precedenti può essere espressa dalla seguente relazione :

d = PM ∙ p / RT essendo PM il peso molecolare del gas.

Legge di Dalton

Consideriamo una miscela di gas che non reagiscono tra loro : la pressione parziale di un gas è quella che ciascun gas avrebbe se occupasse da solo l'intero volume occupato dalla miscela alla stessa temperatura. Risulta che la pressione totale del sistema è data dalla somma delle pressioni parziali di ciascun gas presente nel sistema : p = p1 +p2 +… + pn

Consideriamo un sistema gassoso costituito da due gas: siano essi A e B. Se la pressione parziale del  gas A è pA e la pressione parziale del gas B è pB considerando nA il numero di moli di A e nB il numero di moli di B sussiste la seguente relazione: pA/pT = nA/nT

Esercizi svolti

1)      Calcolare il peso molecolare di un gas che esercita una pressione di 0.892 atm in un contenitore di 5.00 L alla temperatura di 15°C sapendo che la sua densità è di 1.22 g/L

Convertiamo la temperatura da gradi centigradi a gradi Kelvin: T = 273 + 15 = 288 K

e applichiamo l'equazione di stato dei gas pV = nRT al fine di ricavarci il numero di moli n: n = pV/RT = 0.892 ∙ 5.00/ 0.08206 ∙ 288 = 0.189

Dalla densità sappiamo che la massa di 5.00 L di gas corrisponde a massa = 1.22 g/L ∙ 5.00 L= 6.10 g

Conoscendo la massa e il numero di moli possiamo così calcolare il peso molecolare:

peso molecolare = 6.10 g/ 0.189 mol = 32.3 g/mol

2)      Un campione di gas avente volume di 25.0 mL è messo in un recipiente alla temperatura di 22°C. Tale recipiente è poi portato alla temperatura di 0°C mantenendo costante la pressione. Calcolare il nuovo volume del gas.

Poiché ci troviamo a pressione costante si applica la prima legge di Gay-Lussac:

V1/T1 = V2/T2

Si tenga presente che nella legge di Boyle e nelle due leggi di Gay-Lussac volume e pressione possono essere espresse in varie unità di misura, ma la temperatura deve essere espressa in gradi Kelvin.

Convertiamo le due temperature da gradi centigradi a gradi Kelvin:

T1 = 273 + 22 = 295 K

ADVERTISEMENTS

T2 = 273 K

Si ottiene:

LEGGI ANCHE   Teoria cinetica molecolare dei gas

25.0/ 295 = V2/273

Da cui V2 = 25.0 ∙ 273/ 295 = 23.1 mL

3)      Un campione di PCl5 avente massa di 10.73 g viene posto in un recipiente del volume di 4.00 L alla temperatura di 200°C.

Calcolare: a) la pressione iniziale prima che abbia luogo alcuna reazione; b) tenendo conto che PCl5 si dissocia secondo la reazione PCl5→ PCl3 + Cl2 calcolare la pressione parziale di Cl2 sola metà delle moli iniziali di PCl5 si sono dissociate e la pressione osservata è di 1.25 atm

a)

Calcoliamo il numero di moli iniziali di PCl5:

moli iniziali di PCl5: 10.73 g/ 208.5 g/mol = 0.05146 moli

T = 273 + 200 = 473 K

Otteniamo la pressione iniziale dall'equazione di stato dei gasi ideali:

p = nRT/V = 0.05146 ∙ 0.08206 ∙ 473/ 4.00 = 0.4993atm

b) la metà delle moli iniziali di PCl5 sono pari a 0.05146/2 = 0.02573

quando 0.02573 moli di PCl5 hanno reagito si sono formate 0.02573 moli di PCl3 e 0.02573 moli di Cl2 e sono rimaste 0.05146 – 0.02573 = 0.02573 moli di PCl5 in eccesso

Le moli complessive di tali specie corrisponde a: 0.02573 + 0.02573 + 0.02573 = 0.07719

Applichiamo la legge di Dalton:

p Cl2/ p tot = moli di Cl2/ moli tot

sostituiamo i corrispondenti valori e si ha:

p Cl2/ 1.25 atm = 0.02573/ 0.07719

da cui p Cl2 = 0.4167 atm

4)      In un recipiente avente volume di 100.0 L vengono posti 2.00 g di idrogeno e 19.2 g di ossigeno. Tali gas reagiscono per formare acqua. Alla fine della reazione la temperatura è di 38.0 °C. a) Calcolare la pressione. b) Se la temperatura viene innalzata a 77.0 °C calcolare la nuova pressione

a)

Calcoliamo innanzi tutto le moli di idrogeno e quelle di ossigeno:

moli di H2 = 2.00 g/ 2.00 g/mol = 1.00

moli di O2 = 19.2 g/ 32 g/mol = 0.600

scriviamo la reazione bilanciata:

2 H2 + O2 → 2 H2O

In cui il rapporto tra idrogeno e ossigeno è di 2:1

Essendo presenti 0.600 moli di O2 servono 0.600 ∙ 2 = 1.20 moli di H2; tuttavia le moli di H2 disponibili sono solo 1.00 quindi H2 è il reagente limitante che reagirà con 1.00/2 = 0.500 moli di O2. Le moli di O2 in eccesso sono quindi pari a 0.600 – 0.500 = 0.100.

Il rapporto tra H2 e H2O è di 2:2 ovvero di 1:1 quindi si otterranno 1.00 moli di H2O. Le moli totali di gas alla fine della reazione sono pertanto:

0.100 + 1.00 = 1.10

Convertiamo la temperatura in gradi Kelvin:

T = 38.0 + 273 = 311 K

Applichiamo l'equazione di stato dei gas per ottenere la pressione:

p  = nRT/V = 1.10 ∙ 0.08206 ∙ 311/ 100 L = 0.281 atm

b) Convertiamo la temperatura in gradi Kelvin:

T = 77.0 + 273 = 350 K

A volume costante possiamo applicare la seconda legge di Gay-Lussac:

p1/T1 = p2/T2

sostituendo si ha:

0.281/ p2 = 311/350

Da cui p2 = 0.316 atm

5)      In un contenitore vengono poste 1.0 moli di ossigeno e 2 moli di ammoniaca che reagiscono a 850 °C  secondo la reazione 4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O

Calcolare le pressioni parziali dei gas presenti se la pressione totale è di 5.00 atm

Il rapporto stechiometrico tra ammoniaca e ossigeno è di 4:5 quindi 2.0 moli di ammoniaca necessitano di 2.0 x 5/4 = 2.5 moli di ossigeno. Le moli di ossigeno disponibili sono 1.0 quindi l'ossigeno è il reagente limitante.

Le moli di ammoniaca che reagiscono con 1.0 moli di ossigeno sono:  4 ∙ 1 / 5 = 0.800 quindi vi saranno 2.0 – 0.800 = 1.2 moli di ammoniaca in eccesso.

Quelle di NO prodotte ( rapporto stechiometrico con l'ossigeno = 5:4)  sono: 4 ∙ 1 / 5 = 0.800

Le moli di H2O prodotte ( rapporto stechiometrico con l'ossigeno = 5:6)  sono 6 ∙ 1/5= 1.2

Alla fine della reazione sono pertanto presenti 1.2 moli di ammoniaca, 0.800 moli di ossigeno e 1.2 moli di vapore acqueo per un totale di 3.2 moli.

Applicando la legge di Dalton si ha:

1.2 / 3.2 = p NH3/ 5.00

Da cui p NH3 = 1.875 atm

Poiché le moli di ammoniaca in eccesso sono uguali alle moli di NO prodotte si ha che anche la pressione parziale di NO è di 1.875 atm

0.800/ 3.2 = p O2/ 5.00

Da cui p O2 = 1.25 atm

Si noti che la somma delle pressioni parziali è uguale alla pressione totale: 1.875 + 1.875 + 1.25 = 5.00 atm

 

Ti potrebbe interessare

  • Leggi dei gas
  • Lavoro e efficienza nel ciclo termodinamico
  • Esercizi svolti sui gas
  • Esercizi sulle leggi dei gas
  • Attività subacquee e chimica
Tags: Equazione combinata dei gasequazione di stato dei gaslegge di Boylelegge di Dalton

Se vuoi inviare un esercizio clicca QUI



Articolo Precedente

Determinazione del rame in un minerale

Prossimo Articolo

Catabolismo delle proteine

Chimicamo

Chimicamo

Maurizia Gagliano, Dottore in Chimica e Docente. Massimiliano Balzano, Dottore in Scienza e Ingegneria dei Materiali.

Altri Articoli

Fibre di vetro-composizione e proprietà

Fibre di vetro-composizione e proprietà

di Massimiliano Balzano
24 Marzo 2023
0

Le fibre di vetro sono materiali estremamente sottili utilizzate nella produzione di isolanti e tessuti. Nel 1932 lo statunitense Dale...

Ossido di sodio

Ossido di sodio

di Massimiliano Balzano
22 Marzo 2023
0

L’ossido di sodio è un composto ionico con formula Na2O utilizzato nell’industria del vetro e delle ceramiche. È caratterizzato da...

Polimeri rinforzati con fibre

Polimeri rinforzati con fibre

di Massimiliano Balzano
24 Marzo 2023
0

I polimeri rinforzati con fibre (FRP) sono materiali compositi costituiti da fibre resistenti incorporate in una matrice polimerica. Le fibre...

stati allotropici del carbonio

Stati allotropici del carbonio

di Massimiliano Balzano
19 Marzo 2023
0

Gli stati allotropici del carbonio sono, tra gli altri, carbonio amorfo, grafite, diamante, grafene, nanotubi di carbonio e fullerene Il carbonio, come alcuni...

Visualizza altri articoli

Rispondi Annulla risposta

Ricerca su Chimicamo

Nessun risultato
Visualizza tutti i risultati

Categorie

  • Biochimica
  • Chimica
  • Chimica Analitica
  • Chimica Fisica
  • Chimica Generale
  • Chimica Organica
  • Elettrochimica
  • Fisica
  • News
  • Quiz
  • Quiz Chimica Generale
  • Quiz Chimica Organica
  • Quiz Stechiometria
  • Stechiometria
  • Termodinamica
  • Test di Ammissione
  • Tutto è Chimica
  • Video

Chimicamo su Rai Tre

Facebook Twitter Instagram

Il Progetto Chimicamo

Massimiliano Balzano, ideatore e creatore di questo sito; dottore di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l’Università Federico II di Napoli. Da sempre amante della chimica, è cultore della materia nonché autodidatta. Diplomato al Liceo Artistico Giorgio de Chirico di Torre Annunziata.


Maurizia Gagliano, ha collaborato alla realizzazione del sito. Laureata in Chimica ed iscritta all’Ordine professionale. Ha superato il concorso ordinario per esami e titoli per l’insegnamento di Chimica e Tecnologie Chimiche. Docente.

Nessun risultato
Visualizza tutti i risultati
Privacy Policy
Cambia impostazioni Privacy
Le foto presenti su chimicamo.org sono state in larga parte prese da Internet e quindi valutate di pubblico dominio. Se i soggetti o gli autori avessero qualcosa in contrario alla pubblicazione, lo possono segnalare alla redazione (tramite e-mail: info[@]chimicamo.org) che provvederà prontamente alla rimozione delle immagini utilizzate.

Se vuoi inviare un esercizio clicca QUI


Chimicamo sul Web:
Wikipedia
SosMatematica
Eurofins-technologies.com
Cronache della Campania

Post Recenti

  • Fibre di vetro-composizione e proprietà 24 Marzo 2023
  • Crema antismagliature fatta in casa 24 Marzo 2023
  • Cortisolo- ormone dello stress 23 Marzo 2023

© Copyright 2023 - Chimicamo - P.iva 09819971210

Nessun risultato
Visualizza tutti i risultati
  • Home
  • Indice
  • Chimica
    • Chimica Analitica
    • Chimica Fisica
      • Termodinamica
      • Elettrochimica
    • Chimica Generale
    • Chimica Organica
  • Fisica
  • Stechiometria
  • Tutto è Chimica
  • Quiz
    • Quiz Chimica Generale
    • Quiz Chimica Organica
    • Quiz Stechiometria
    • Test di Ammissione
  • Biochimica
  • News

© Copyright 2023 - Chimicamo - P.iva 09819971210