Chemistry Labs

Bài 4

Bóng tennis được nén trên áp suất khí quyển để nảy tốt; bóng rỗng đời cũ chỉ chứa không khí ở áp suất khí quyển. Giả sử bán kính trong R=3.0R = 3.0 cm không đổi khi nén, không khí gồm 20 % O2 và 80 % N2 theo thể tích, và quá áp không làm bóng giãn. (a) Tính khối lượng mm không khí trong bóng cũ ở T0=25T_0 = 25 °C. (b) Bóng hiện đại giữ ở p0=1.80p_0 = 1.80 atm; bóng cao cấp chứa N2 nguyên chất. Khi mở hộp, khí khuếch tán ra ngoài đến khi áp suất trong bằng khí quyển, không có khuếch tán vào; quá trình theo động học bậc một theo quá áp. Bóng cao cấp giảm còn p1=1.40p_1 = 1.40 atm sau t1=241t_1 = 241 h và p2=1.19p_2 = 1.19 atm sau khoảng t2=21t_2 = 21 ngày ở 25 °C. Chứng minh động học bậc một và tính hằng số tốc độ kN2k_{\mathrm{N_2}} theo h−1^{-1}. (c) Tốc độ giảm áp ban đầu của bóng thường (không khí) nhanh hơn 10 % so với bóng cao cấp; tính kO2k_{\mathrm{O_2}} giả sử tốc độ của hai khí cộng tính. (d) Bóng cao cấp mới sản xuất và đóng hộp ở 25 °C được mở và nhanh đưa về T=30.0T = 30.0 °C; trận đấu bắt đầu sau t=12.0t = 12.0 h. Với Ea=50.0E_a = 50.0 kJ mol−1^{-1}, tính áp suất trong bóng lúc bắt đầu trận.
Bước 1/4: Khối lượng không khí trong bóng
← TrướcTiếp →
m=p Mair VRT=101325×28.82×1.131×10−48.314×298.15=0.133 gm = \dfrac{p\,M_{\text{air}}\,V}{RT} = \dfrac{101325\times 28.82\times 1.131\times 10^{-4}}{8.314\times 298.15} = 0.133\ \text{g}
Phân tích

V=43π(3.0 cm)3=113.1V = \tfrac{4}{3}\pi(3.0\text{ cm})^3 = 113.1 cm3^3 và Mair=0.8×28.02+0.2×32.00=28.82M_{\text{air}} = 0.8\times 28.02 + 0.2\times 32.00 = 28.82 g mol−1^{-1}, nên m=pMairV/RT=0.133m = pM_{\text{air}}V/RT = 0.133 g.