חישובים במצב גז

חישובים בתגובות בהן יש מגיבים ו/או תוצרים במצב גז.

בתרגילים הבאים נתבקש לחשב מולים, מסה או נפח של גז.
השיטה היא דומה לשיטה שלמדנו בחישובים בתגובות. החידוש הוא הדרך לחישוב מולים של חומר במצב גז בעזרת הנפח המולרי של החומר:   n = V/Vm

n (מול)  –  מספר המולים של החומר במצב גז
 V (ל’) –  הנפח של החומר במצב גז
 Vm (מול/ל’) –  הנפח המולרי של גז בתנאים של הניסוי. נפח מולרי מוגדר כנפח של מול אחד של גז (ללא תלות בסוג הגז). הערך תלוי בתנאי הלחץ והטמפרטורה עבור כל ניסוי צריך לדעת מה ערך הנפח המולרי לפי תנאי הניסוי (לרוב הוא נתון בשאלה).

 

דוגמה:

בשרפה מלאה של אצטילן (C2H2) נפלטו 400 ל’ פחמן דו חמצני. מה המסה של אצטילן שנשרפה? נפח הגז נמדד בתנאי החדר בהם הנפח של מול של גז הוא 25 ל’.

הדרך לפתרון (נוסיף חצים כדי לסמן את השלבים):

1. לנסח ולאזן את התגובה:   

2. לזהות את יחס המולים (יחס המקדמים הסטוכיומטריים):

3. לחשב את מספר המולים של החומר במצב גז מהנפח הנתון         
בעזרת הנפח המולרי בתנאי המדידה והנוסחה: n = V/Vm                           

4. לחשב את מספר המולים המבוקש ממספר המולים הנתון            
 על פי יחס המולים שמצאנו. ניתן להשתמש בכלל המשולש

5. להפוך את מספר המולים למסה המבוקשת בעזרת המסה המולרית (MW) של התרכובת לפי הנוסחה:
                                                                                                  

הערה:

במקרה שהנתון בשאלה הוא המסה או מספר מולים והנעלם הוא נפח הגז של מגיב או תוצר אחר, מגיעים למספר מולים של החומר הגז המבוקש והופכים את מספר המולים לנפח גז בעזרת הנפח המולרי של הגזים בתנאי הניסוי והנוסחה הנ”ל.​

תרגול

שאלה 1: כמה ליטרים של פחמן דו חמצני נפלטים בשרפה המלאה של 50 גרם כהל (C₂H₅OH) בתנאי תקן. תזכורת: שריפה מלאה של כהל היא תגובה עם חמצן שתוצריה הם מים ופחמן דו חמצני. נתון: נפח מול של גז בתנאי תקן הוא 22.4 ל’.

א. 4.35 ל’
ב. 4480 ל’
ג. 24.3 ל’
ד. 48.7 ל’

שאלה 2: בתגובת יצירת מים מיסודותיהם הגיבו 500 מל’ מימן בתנאי חדר. כמה גרמים של מים התקבלו? נתון: נפח מול אחד של גז בתנאי החדר הוא 25 ל’. תזכורת: מימן וחמצן בנויים ממולקולות דו-אטומיות

א. 360 גר’
ב. 0.28 גר’
ג. 0.36 גר’
ד. 225 גר’

שאלה 3: רוצים להפיק 500 ל’ חומצת מימן כלורי במצב גז על ידי תגובת היסודות המרכיבים אותה. כמה ליטרים של כל אחד מהיסודות יידרשו לתגובה בתנאים מסוימים בהם הנפח המולרי של גז הוא 30 מול/ל’? מימן כלורי: HCl.כלור: Cl₂, מימן H₂

א. 0.25 ל’ Cl₂ ו- 0.5 ל’ H₂
ב. 250 ל’ Cl₂ ו- 250 ל’ H₂
ג. 0.5 ל’ Cl₂ ו- 0.5 ל’ H₂
ד. 0.25 ל’ Cl₂ ו- 0.25 ל’ H₂

שאלה 4: כמה גרמים מכל גז נדרשו לתגובה בשאלה הקודמת (שאלה 3)?

א. 1.16 גר’ Cl₂ ו- 0.34 גר’ H₂
ב.0.59 גר’ Cl₂ ו- 0.34 גר’ H₂
ג. 0.59 גר’ Cl₂ ו- 0.17 גר’ H₂
ד. 591 גר’ Cl₂ ו- 16.8 גר’ H₂

שאלה 5: בתגובה של מימן וחנקן לקבלת אמוניה הגיבו שלושה ליטרים של מימן עם כמות מספקת של חנקן בלחץ אטמוספרי ובטמפרטורה מסוימת. מה נפח גז אמוניה שהתקבל? נתון אמוניה: (NH₃(g, מימן: (H₂(g , חנקן:(N₂(g

א. 3 ל’
ב. 2 ל’
ג. 9 ל’
ד. אין מספיק נתונים

שאלה 6: האם הנפח של הגז גדל, יורד או נשאר אותו הדבר לאחר שהושלמה התגובה בשאלה הקודמת (שאלה 5), ביחס לנפח תערובת הגזים (מימן וחנקן) לפני שהגיבו בהנחה ששמרו על הלחץ והטמפרטורה קבועים ונתנו לנפח הכלי להשתנות בצורה חופשית.

א. גדל
ב. יורד
ג. נשאר אותו הדבר
ד. אין מספיק נתונים

שאלה 7: תבחרו את הטעון הנכון בנוגע לשאלה הקודמת (שאלה 6): 

א. הנפח גדל כי מולקולת אמוניה גדולה ממולקולות המימן והחנקן
ב. הנפח נשאר אותו הדבר כי הלחץ לא משתנה
ג. הנפח קטן כי מספר המולים של גז בכלי קטן
ד. לא ניתן לדעת כי אין מספיק נתונים כדי לחשב את מספר המולים לפני ואחרי

שאלה 8: מה הנפח המולרי של גז בתנאים של התגובה בשאלה 5, אם ידוע שהגיבו 0.51 גרם מימן? 

א. 11.8 ליטר למול
ב. 25 ליטר למול
ג. 35.3 ליטר למול
ד. אין מספיק נתונים

שאלה 9: לאור התוצאה בשאלה 8, האם הטמפרטורה בתנאי התגובה בשאלה 5 נמוכה, גבוהה, או שווה לטמפרטורת החדר, ידוע שהנפח המולרי בטמפרטורת החדר ולחץ אטמוספרי הוא 25 ליטר למול.

א. גבוהה
ב. נמוכה
ג. שווה
ד. אין מספיק נתונים