Gaser och kemiska reaktioner

5 Kemiska beräkningar: Gaser och gasblandningar

Gaser och kemiska reaktioner

Vid samma tryck och temperatur har alltså alla gaser nästan lika stor molvolym. Om molvolymen, # V _{m}#, och substansmängden, # n #, är kända kan volymen, # V#, beräknas med hjälp av sambandet # V = n \cdot V_m#.

#\hspace{8mm}V=n\cdot V_m#

Det innebär att man med hjälp av en reaktionsformel kan beräkna volymerna av de gaser som deltar i en reaktion. Gasernas volymer är beroende av tryck och temperatur. Vid rumstemperatur är molvolymen lite större än vid #0 ^{\;\circ}# C. Vid normalt lufttryck och vid rumstemperatur är molvolymen cirka #24 \text{ dm}^{3}/# mol.

Exempel

#26. # Väte bildas när magnesium reagerar med saltsyra. Vilken volym vätgas bildas om #0,112# g magnesium reagerar med saltsyra? Molvolymen vid aktuellt tryck och temperatur är #24,5 \text{ dm}^3 \text{/mol}#

Lösning

Utgångsläge	#0,112# g						? #\text{dm}^3#

Reaktionsformel	Mg(s)	#+#	#2\,\text{H}^{+}#(aq)	#\to#	#2\,\text{Mg}^{2+}#(aq)	#+#	H₂(g)

Ekvivalenta substans-mängder	#1# mol		#2# mol		#1# mol		#1# mol

Substans-mängd då #\color{red}{1}# mol Mg reagerar	#\color{red}{1}# mol						#\color{red}{1}# mol

#n#	#\frac{0,112 \text{ g}}{24,3\text{ g/mol}}=# #=0,004609\text{ mol}#						#\color{red}{1}\cdot 0,004609 \text{ mol} =# #= 0,004609 \text{ mol}#

#V=n\cdot V_m#							#0,004609 \text{ mol} \cdot 24,5 \text{ dm}^3 \text{/mol}=# #=0,1129\text{ dm}^3#

Svar
Det bildas #0,113\text{ dm}^3# väte.

Grill- eller träkol, som huvudsakligen består av grundämnet kol, framställs genom upphettning av ved i en syrefattig miljö. Vid vanlig förbränning brinner veden upp och bildar koldioxid. Om tillförseln av luft begränsas sker istället en långsam förkolning av veden. Vid anläggningen på bilden produceras över 30 ton grillkol i månaden.

Exempel

#27. # En medelstor påse grillkol innehåller #3# kg träkol. Antag att det består av rent kol. Vilken volym luft behöver tillföras för att förbränna allt kol i påsen? Molvolymen kan antas vara #25 \text{ dm}^3\text{/mol}# vid tillfället. Ungefär #\frac{1}{5}# av luftens volym är syre.

Lösning

Utgångsläge	#3 \text{ kg}=# #=3\cdot 10^3\text{ g}#		? #\text{ dm}^3#

Reaktionsformel	C(s)	#+#	O₂(s)	#\to#	CO₂(g)

Ekvivalenta substans-mängder	#1# mol		#1# mol		#1# mol

Substans-mängd då #\color{red}{1}# mol C reagerar	#\color{red}{1}# mol		#\color{red}{1}# mol

#n#	#\frac{3000\text{ g}}{12,0\text{ g/mol}}=# #=250# mol		#\color{red}{1}\cdot 250 \text{ mol} =# #=250 \text{ mol}#

#V=n\cdot V_m#			#250 \text{ mol} \cdot 25\text{ dm}^3/ \text{/mol}=# #=6250\text{ dm}^3#

#V(\text{O}_\text{2})=6250\text{ dm}^3#

Ungefär #\frac{1}{5}# av luftens volym är syre. Volymen syre multipliceras med #5# för att få en uppskattning av luftens volym, vilket ger #31250\text{ dm}^3 \approx 31\text{ m}^3#.

Svar
#31\text{ m}^3# luft går åt.