أحدث الموضوعات

مسائل محلولة على قانون دالتون Dalton’s Law للضغوط الجزيئية (الجزء الثاني)

.


كنا قد تناولنا في الدرس السابق مجموعة من المسائل المحلولة عن قانون دالتون للضغوط الجزيئية وعددها 11  مسألة مع الحلول وفى هذا الدرس سوف نكمل مسائل أخري بأفكار مختلفة حيث يمكنك مراجعة الدورس الأتية بالضغط عليها مباشرة:



أما الآن دعونا نكمل باقي المسائل.


مثال (12): مخلوط يتكون من (32 g) من الأكسجين (O2) و (112 g) من النيتروجين (N2) وضغطه الكلي (1 atm) احسب الضغط الجزئي للأكسجين.

الحل:

نحسب أولاً عدد المولات لكل غاز، ثم نوجد الكسر المولي ومنه نوجد الضغط الجزئي لكل غاز كما یلي:



ملحوظة هامة جداً:

إذا وضعت غازات نيتروجين (N2) وأكسجين (O2) وثاني أكسيد الكربون(CO2) في نفس الوعاء فإن الضغط الكلي للمزيج هو:
فإذا كان الضغط الجزئي للنيتروجين 25 KPa ، وللأكسجين 35 KPa ولثاني أكسيد الكربون 45 KPa  فيكون الضغط الكلي للمزيج:
یمكن الإستفادة من قانون دالتون في تحدید الضغط الناتج عن مزج غازین كانا أصلاً في أوعیة منفصلة.


مثال (13): إذا تم مزج (200 cm3) من N2 عند (25 Co) وضغط (35 KPa) مع (350 cm3) من O2 عند (25 Co) وضغط (45 KPa) بحيث أن الحجم الناتج يساوي 300 cm3 فماذا یكون الضغط النهائي للمزیج عند درجة 25 Co؟

الحل:

من قانون دالتون یمكن معاملة كل غاز في المزیج كما لو كان ھو الغاز الوحید الموجود، لذا نستطیع أن نحسب بشكل مستقل الضغوط الجدیدة لكل منN2 , O2  عند وضعھما في الوعاء سعته (300 cm3) ، وبسبب أن درجة الحرارة ثابتة فإن القانون المتبع ھو قانون بویل:



أولاً: حساب ضغط النیتروجین P2 وفقاً لقانون بویل:



ونلاحظ أن الحجم قد زاد من (200 cm3) إلى (300 cm3) وبالتالي فإن الضغط (P1) سيقل إلى (P2) ومن هنا لكي يكون: P1 > P2  فإن P1 تضرب في نسبة حجم اقل من الواحد وهي:



وبالتالي فإن:



ثانياً: حساب ضغط الأكسجين P2 وفقاً لقانون بویل:



يلاحظ أن حجم O2 انخفض من 350 cm3 إلى 300 cm3 لذلك فأن الضغط P1 سيرتفع ، ولكي یرتفع لا بد من ضربة بنسبة حجم أكبر من الواحد:



ولحساب الضغط الكلي للمزیج نجمع الضغوط الجزئیة :




مثال (14): لدیك قنینة حجمھا (10 L) تحوي (0.200 mol) من الميثان  (0.300 mol) من الهيدروجين ، (0.400 mol) من النيتروجين عند (25 Co).
(أ) ما الضغط الجوي داخل القنينة؟
(ب) ما الضغط الجزئي لكل مكون من خلیط الغازات؟

الحل:

(أ) نحسب أولاً عدد المولات الكلي nt :



(ب) الضغط الجزئي لكل غاز في الخلیط یمكن أن یحسب بإحلال عدد مولات كل غاز في المعادلة PV = nRT كل على حدة، وهذا يعني أن:



والضغط الكلي Pt يعطى بالعلاقة:




مثال (15): قام طالب بتولید غاز الأكسجين في المختبر، وتجمیعه بطریقة إزاحة الماء عند درجة حرارة (25 Co) إلى أن اصبح مستوى الماء داخل الدورق وخارجه متساوياً، فإذا كان حجم الغاز 245 cm3 والضغط الجوي 98.5 Kpa
(أ) ما هو الضغط الجزئي لغاز O2 في مزيج الغاز الرطب عند 25 Co ، إذا علمت أن ضغط بخار الماء عند (25 Co) هو  3.17 KPa
(ب) ما هو حجم الأكسجين الجاف عند (STP)؟

الحل:
(أ) من العلاقة:



والغاز هو الأكسجين:

وھذا ھو الضغط الممارس من قبل الأكسجین لوحده.

(ب) لحساب VO2 عند STP (P = 101.325 kPa, T = 273 K):




مثال (16): وضع شریط من المغنسیوم في كمیة من الماء وأضیف إلیھا كمیة من حمض HCl وتصاعد الھیدروجین نتیجة للتفاعل التالي:
ثم جمع الھیدروجین من على سطح الماء في إناء حجمه (10 L) فإذا كانت كمیة المغنسیوم المستخدمة تؤدي الى تصاعد (0.5 g) من الھیدروجین وكان الضغط المقاس في الإناء یساوي (488.61 torr) عند درجة حرارة التجربة.
(أ) احسب عدد مولات الھیدروجین (علماً بأن الكتلة الذریة Aw=1)
(ب) احسب الضغط الجزئي للھیدروجین إذا علمت أن ضغط بخار الماء یبلغ عند ھذه الدرجة من الحرارة (22.76 torr).
(جـ) حساب الكسر المولي للماء وللھیدروجین
(د) حساب عدد المولات الكلي nt
(هـ) احسب كمیة بخار الماء التي صاحبت عملیة التجمیع.
(و) احسب درجة حرارة التجربة.

الحل:

(أ) حساب عدد مولات غاز الھیدروجین:



(ب) حساب الضغط الجزئي للھیدروجین یحسب من قانون دالتون كما یلي:



(ج) حساب الكسر المولي للھیدروجین (XH2) والماء :(XH2O)



(د) حساب عدد المولات الكلي nt:

عدد المولات الكلي یقتضي معرفة عدد مولات الھیدروجین nH2 وعدد مولات بخار الماء (nH2O)



(هـ) حساب كمیة بخار الماء (nH2O)



(و) حساب درجة حرارة التجربة T

ھناك ثلاث قوانین یمكن أن تستخدم لحساب درجة الحرارة وكلھا تختلف فقط في تطبيق نوع المولات كما یلي:




مثال (17): مخلوط من غازات یحتوي على (0.5 atm) من O2 مع (0.2 atm) من N2 مع (0.15 atm) من NO2 فما ضغط المزيج؟

الحل:




مثال (18): تم جمع (60 ml) من غاز الأكسجین فوق الماء وكان ضغطه المقاس ھو755 torr  عند درجة حرارة 25 Co فإذا كان ضغط بخار الماء عند نفس درجة الحرارة ھو 24 torr فاحسب عدد المولات المتجمعة من الأكسجین؟

الحل:

أولاً/ نوجد ضغط الأكسجین كما یلي:



ثانياً/ ولكي نوجد عدد مولات الأكسجین نطبق قانون الغاز المثالي:





مثال (19): خزان مملوء بالهيدروجين H2 فوق الماء حجمه 20 L ويبلغ ضغطه74.7 cmHg  في درجة حرارة 27 Co احسب وزن وعدد جزیئات الھیدروجین إذا علمت أن ضغط بخار الماء عند نفس الدرجة یساوي 2.7 cm Hg ؟

الحل:

أولاً نوجد ضغط الھیدروجین:



نحسب عدد مولات الھیدروجین من العلاقة:



ولحساب وزن الھیدروجین:



ولحساب عدد جزیئات الھیدروجین:




مثال (20): عند جمع غاز النیتروجین فوق زجاجة مقلوبة فوق سطح البنزین عند درجة حرارة 26 Co كان الضغط داخل الزجاجة 80 cm Hg والحجم 225 ml ، احسب الضغط الجزئي للنیتروجین. علماً بأن ضغط بخار البنزین عند  26 Co يساوي 10 cm Hg ، ثم احسب وزن غاز النیتروجین؟

الحل:

حساب الضغط الجزئي للنیتروجین:



ثم نحسب عدد مولات النیتروجین:



ولحساب وزن غاز النیتروجین:



المراجع
- أسس الكيمياء العامة والفيزيائية- الجزء الأول.عمر بن عبد الله الهزازي ، قسم الكيمياء- كلية العلوم – جامعة أم القرى – المملكة العربية السعودية

.

ليست هناك تعليقات