Gáztörvények – FEB-es feladatsorok
Vissza a gáztörvények témakörre!
2/f-1 Hány fokra kell felmelegíteni állandó nyomásom 786 cm3 0 °C-os hidrogéngázt, hogy térfogata 1,000 dm3 legyen?
2/f-2 Hány hidrogénmolekula van 22,4 dm3 térfogatban 0,0 °C-on és 101,3 kPa nyomáson?
2/f-3 110,0 dm3 térfogatú ballonban 0,800 kg hidrogén és 1,60 kg oxigén van. Mekkora a keverék nyomása, ha hőmérséklete 27,0 °C?
2/f-4 2,00 g egyatomos gáz 0,0 °C-on 810,6 kPa nyomáson 1,39 dm3 térfogatú. Mi a relatív atomtömege a gáznak? Melyik lehet ez a gáz?
2/f-5 Egy kén-klór vegyület hidrogénre vonatkoztatott gőzsűrűsége 67,5. Mekkora a vegyület moláris tömege és melyik vegyületről van szó?
2/f-6 Egy gázelegy 40,0 térfogat% propánból (C3H8) es 60,0 térfogat% butánbol (C4H10) áll. Ar(C): 12,0; Ar(O): 16,0
a) Mekkora a gázelegy átlagos moláris tömege?
b) Mekkora a gázelegy sűrűsége, ha az elegy nyomása 101,70 kPa, hőmérséklete 300,0K?
c) Mekkora a propán parciális nyomása a fenti gazelegyben?
d) Mekkora 15,0 gramm gazelegy térfogata a fenti körülmények között? Mekkora ebben a propán parciális térfogata?
2/f-7 Mekkora a vízgőz parciális nyomása abban a H2O–H2 elegyben, amelynek sűrűsége 100,0°C-on és 152 kPa nyomáson 0,620 g/dm3?
2/f-8 Egy gáz térfogatát háromszorosára növeljük. Hogyan változik a hőmérséklete, ha a nyomást állandó értéken tartjuk?
2/f-9 Egy 10,132 MPa nyomású gázt tartalmazó, 50,0 dm3 űrtartalmú gázpalackot mekkora tartállyal kell összekötni, ha azt akarjuk, hogy a két tartályban a gáz nyomása 506,6 kPa legyen? (A hőmérséklet állandó!)
2/f-10 2,00 dm3-es lombikba, melyben levegő van, a nyomás 100 kPa, a hőmérséklet 20,0 °C, 3,04 g kámfort teszünk. (A kámfor térfogatát elhanyagoljuk.) A zárt lombikot 120,0 °C-ra melegítve a kámfor szublimál. (M(C10H16O) = 152,0 g/mol)
a) Mekkora lesz a nyomás a rendszerben?
b) Hány gramm kámfort lehet a lombikba tölteni, ha a nyomás legfeljebb 0,300 MPa lehet?
2/f-11 Egy gázpalackban 16,2 MPa nyomású, 300,0 K hőmérsékletű gáz van. Mekkora lesz a palackban a gáz nyomása, ha a gáz 25,0 százalékát kiengedve, a hőmérséklet 280,0 K-re csökken?
2/f-12 Egy edényben levő levegő nyomása 202,65 kPa. A benne levő levegőnek hányad részét kell kiengedni 20,0 °C-on, ha azt akarjuk, hogy a bennmaradó levegő nyomása 35,0 °C-on is 202,65 kPa legyen? Mennyi lesz az edényben a nyomás 20,0 °C-on?
2/f-13 Szőr Miki éter-rakétát készít. Ehhez egy 7 literes, 125336 Pa nyomású tiszta oxigént tartalmazó palackot és egy 2 l térfogatú, 101325 Pa nyomású levegőt (20 V/V% O2-t és 80 V/V% N2) tartalmazó műanyag flakont használ fel. A palackot és a flakont egy vékony gumicsővel köti össze, majd megvárja, hogy a két gáz tökéletesen összekeveredjen. A hőmérséklet 20 0C. (A gumicső térfogata elhanyagolható.)
Mekkora lesz a nyomás az egyensúly beállása után a rendszerben? Mi a gázelegy mól- és térfogatszázalékos összetétele?
Miki ezután elvágja a csövet és a 2 literes flakonba 0,74 g dietil-étert (C4H10O) rak. Miután az éter elpárolgott, meggyújtja a keveréket, amely az alábbi egyenlet szerint elég:
Add meg a keletkezett füstgázban az egyes komponensek móltörtjét! Mekkora a gázelegy átlagos moláris tömege és O2-re vonatkoztatott relatív sűrűsége? (Az égés a lezárt flakonban történik, a hőmérséklet 120 o)
M(O2) = 32 g/mol, M(N2) = 28 g/mol, M(C4H10O) = 74 g/mol, M(CO2) = 44 g/mol,
M(H2O) = 18 g/mol
2/f-14 A FEB-tábor udvarán álló PB-gáztartály térfogata 4,85 m3 .A tartály 2260 kg propán-bután keverékkel van töltve, amelynek egy része gáz, másik része cseppfolyós fázisban van. A propán-bután mólarány = 4 : 3 mindkét fázisban.
- Mekkora a keverék átlagos moláris tömege ?
- 20 °C-on 1,3 MPa nyomás uralkodik a tartályban. Hány dm3 a gáz fázis térfogata, ha a folyadék fázis sűrűsége 2533 kg/m3?
M(C3H8)=44 g/mol M(C4H10)=58 g/mol
2/f-15 Zsolti az éjszakai kísérletezés során egy zárt 20,15 dm3-es tartályban nitrogént fejleszt. A tartály már előtte is levegővel volt tele standard körülmények között. A gázfejlesztés után a tartály nyomása 201,5kPa lett, hőmérséklete pedig 25°C.
a) Számold ki hány gramm nitrogéngázt fejlesztett Zsolti a kísérlet során? (ne feledd, a levegő összetétele 21,0 V/V% O2 és 79,0 V/V% N2)
b) Számold ki, mekkora lesz a keletkező gázelegy átlagos moláris tömege, a levegőre vonatkoztatott sűrűsége, valamint add meg a parciális nyomásokat!
2/f-16 Az oroszlányi bányában Virág a levegő összetételét vizsgálja, mert fél a sújtólég-robbanástól. A mérés után azt kapta, hogy a metán-oxigén gázelegy sűrűsége 23°C-on és 182,4 kPa nyomáson 1,983 g/dm3.
a) Határozd meg a gázelegy térfogatszázalékos összetételét és állapítsd meg, hogy kell-e Virágnak a robbanás veszélyétől félnie, ha tudjuk, hogy a metán robbanási határa 4 és 96 V/V% között van (tehát a két érték között kell nagyon aggódnia)!
b) Határozd meg a gázelegy komponenseinek parciális nyomásait!
Tuti ami tuti alapon a csapat szeretett volna látni egy igazi gyújtogatást is ezért a laborból szereztek 1,5 dm3 standard állapotú (25°C, 101,325 kPa) metán gázt, melyet levegő feleslegben elégettek. Miután kigyönyörködték magukat, kíváncsiak lettek mekkora térfogatú standard állapotú szén-dioxidot fejlesztettek.
c) Számold ki nekik!
Szabi kicsit piromán. Úgy döntött, hogy Virág segítségével modellezi az oroszlányi tárna berobbanását. Ehhez 1 m3 a fentivel azonos állapotú mintát vettek a bánya levegőjéből, amit egy 1 m3-es reaktorban nagy élvezettel begyújtottak. Miután a metán tökéletesen elégett (felrobbant), a kapott gázelegyet 5 °C-ra hűtötték, majd megmérték mennyi víz kondenzálódott le.
d) Vajon milyen értéket kaptak grammban, ha tudjuk, hogy 5 °C-on a vízgőz tenziója 0,872 kPa (a folyadékfázis térfogatától eltekinthetünk)?
2/f-17 Egy 6 dm3-es tartályban O2 gáz van légköri nyomáson, 25 °C-on.
a) Hogyan változik a tartály nyomása, ha a hőmérsékletet 125 °C-ra emeljük? (A térfogat nem változik.)
b) Ezután kiengedünk 0,05 mól O2-t. Hogyan változik a nyomás, ha a hőmérsékletet 125 °C-on tartjuk?
2/f-18 Egy 10 literes levákuumozott edénybe 0 °C-on 1 liter diklórmetánt töltünk. A zárt rendszert 40 °C-ra melegítjük. A diklórmetán sűrűsége 0 °C-on 1,426 g/cm3, 40 °C-on pedig 1,33 g/cm3. A diklórmetán forráspontja 40 °C. Mekkora lesz a kondenzált fázis térfogata?
2/f-19 Egy 200 l-es 4,00 kg-os Ar gázpalackban uralkodó nyomás 12,305 bar. A palackból hegesztésre elhasználtunk annyi gázt, hogy a végső nyomás 1,2 bar-ra csökkent. (A palackban uralkodó nyomást nem szabad légköri nyomás alá vinni, mert ekkor levegő juthat bele, és ezután nem lesz újra felhasználható.)
a) Hány m3 normálállapotú Ar gáz lett kiengedve, miközben a hőmérséklet nem változott?
b) A kiáramlott normálállapotú gázt egy 2 m3-es tartályba vezettük, melynek hőmérsékletét ezután 33°C-ra emeltük. Mekkora lett ekkor a gáz nyomása?
c) Hogyan változott a gáz nyomása, miután a 2 m3-es tartályt 50°C-ig melegítettük?
2/f-20 Enci azt álmodta, hogy egy 10 m3-es légmentesen lezárt tartályban 340 K hőmérsékletű, vízgőzre telített levegő van, a tartályban az össznyomás 101 kPa.
a) Segítsünk Encinek azzal, hogy meghatározzuk a komponensek parciális nyomását, valamint a gázelegy sűrűségét.
A levegő összetétele: 71V/V% N2 és 21 V/V% O2 M(víz)=18 g/mól, M(O2)= 32 g/mól, M(N2)= 28 g/mól 340 K hőmérsékleten a víz gőztenziója 29,8 kPa.
b) Hány pohár házmester fröccsöt tud Enci készíteni a lekondenzált vízből, ha a tartályban a hőmérsékletet 300 K-re hűtjük? A keletkező víz térfogatát hanyagolja el. A végeredményt egészre kerekítve add meg!
(1 pohár fröccs 3,41 dl, A házmester fröccs 50 m/m%-os, sűrűsége 1 g/cm3, 300 K-en a víz gőztenziója 2,6 kPa)
2/f-21 Egy 3 és egy 4 l-es gáztartályt összekötünk egy csapos csővel. Kezdetben a 3 l-es tartályban 56,0 kPa nyomású, a 4 l-es tartályban 103,6 kPa nyomású oxigén volt. A gázok hőmérséklete azonos. Mekkora lesz a nyomás a két gáztartályban, ha a csapot kinyitjuk?
2/f-22 A Kaszón látott gőzmozdony gőztartályában a megengedhető legnagyobb nyomás 15 kp/cm2. (1 kp = 10 N; 1 Pa = 1 N/m2) Biztonsági megfontolásokból azonban az előállított gőz nyomása ennek csak 2/3-a, hőmérséklete 173 °C.
Mekkora térfogatú gőz keletkezik, ha mind a 88 táborozó a mozdonyba tölti a magával vitt egy – egy liter vizet? (Az összes víz elpárolog, más komponens nincs a gőzben.) rvíz = 1000 g/l.
A dugattyúkban kitágul a gőz, miközben nyomása felére, hőmérséklete 25 °C-al csökken. Milyen messze juthat a mozdony, ha a 0,7 m átmérőjű kerekek egy körülfordulásához 70 l gőz szükséges?
2/f-23 A XVI-os bányaüzemben szellőztető rendszer működik a sújtólég-robbanás elkerülése végett. A sújtólég-robbanást a bányában felszabaduló metán okozza. Ahhoz, hogy ezt elkerüljék, a metánnak a biztonsági értéknek megfelelő maximum 2 térfogat%-ban kell a levegőben jelen lennie. Az egyik munkanap a biztonsági riasztóberendezés óránként 50 kmol metán felszabadulását jelzi.
Hány m3 maximálisan megengedett metánt tartalmazó levegőt kell óránként a ventillátorokkal kiszívni?
A bányában 30 °C hőmérséklet uralkodik, és 101325 Pa nyomás van.
Mekkora lesz a távozó gázban a komponensek mól% összetétele, valamint a összetevők parciális nyomása? A levegő 80 térfogat% N2-t és 20 térfogat% O2-t tartalmaz.
