6 svar
60 visningar
naytte behöver inte mer hjälp
naytte 4611 – Moderator
Postad: 15 sep 18:51 Redigerad: 15 sep 18:52

Räkna ut molbråk N2O4 och NO2 vid visst tryck

Hej!

Jag sitter med följande d)-uppgiften i uppgift:

Jag har försökt ställa upp det på följande sätt:

Låt molbråket för N2O4\mathrm{N_2O_4} betecknas med xx. I sådana fall är molbråket för NO2\mathrm{NO_2} 1-x1-x. Jag tänker sedan att den totala substansmängden vid 2.96 atm, ntotn_{tot}, borde kunna uttryckas på följande vis, där nn är substansmängden N2O4\mathrm{N_2O_4} som fanns från början:

ntot=nx+1-x2n\displaystyle n_{tot}=nx+\left(1-x\right)2n

Sedan vet vi dessutom enligt ideala gaslagen att:

ntot=PVRT\displaystyle n_{tot}=\frac{PV}{RT}

Vilket i sin tur ger ekvationen:

PVRT=nx+1-x·2n\displaystyle \frac{PV}{RT}=nx+\left(1-x\right)\cdot2n

Problemet är att när jag löser denna ekvation så får jag helt fel svar. Så något fel har jag ju uppenbarligen gjort någonstans. Hjälp uppskattas!

naytte skrev:

Hej!

Jag sitter med följande d)-uppgiften i uppgift:

Jag har försökt ställa upp det på följande sätt:

Låt molbråket för N2O4\mathrm{N_2O_4} betecknas med xx. I sådana fall är molbråket för NO2\mathrm{NO_2} 1-x1-x. Jag tänker sedan att den totala substansmängden vid 2.96 atm, ntotn_{tot}, borde kunna uttryckas på följande vis, där nn är substansmängden N2O4\mathrm{N_2O_4} som fanns från början:

ntot=nx+1-x2n\displaystyle n_{tot}=nx+\left(1-x\right)2n

Sedan vet vi dessutom enligt ideala gaslagen att:

ntot=PVRT\displaystyle n_{tot}=\frac{PV}{RT}

Vilket i sin tur ger ekvationen:

PVRT=nx+1-x·2n\displaystyle \frac{PV}{RT}=nx+\left(1-x\right)\cdot2n

Problemet är att när jag löser denna ekvation så får jag helt fel svar. Så något fel har jag ju uppenbarligen gjort någonstans. Hjälp uppskattas!

Krångla inte till det i onödan! Inför inte fler obekanta än vad som behövs.

Hur många mol är 43,78 g N2O4?

Använd idealgaslagen för att beräkna substansmängden när volymen är 5 liter, temperaturen och trycket är 2,96 atm? Vi kan kalla den substansmängden n. Hur många mol N2O4 respektive NO2 finns det? När man vet detta kan man beräkna molbråket för vardera gasen.

naytte 4611 – Moderator
Postad: 15 sep 21:02 Redigerad: 15 sep 21:06

Hur många mol är 43,78 g N2O4?

Det är:

nN2O4=43.78 g92 gmol-1=0.479 mol\displaystyle n\left(\mathrm{N_2O_4}\right)=\frac{43.\!78 \;\mathrm{g}}{92 \;\mathrm{gmol^{-1}}}=0.\!479\;\mathrm{mol}

Hur många mol N2O4 respektive NO2 finns det?

Men det är här det tar stopp för mig. Hur ska man räkna ut detta utan att redan ha molbråken (eller partialtrycken)?

Smaragdalena 80504 – Avstängd
Postad: 15 sep 21:07 Redigerad: 15 sep 21:07

Använd idealgaslagen för att beräkna substansmängden när volymen är 5 liter, temperaturen och trycket är 2,96 atm.

Tänk på att använda rätt enheter - volymen skall vara i m3, temperaturen i K och trycket i Pa om R skall ha värdet 8,314 J/molK.

naytte 4611 – Moderator
Postad: 15 sep 21:09 Redigerad: 15 sep 21:22

Man kan ju naturligtvis räkna ut antalet mol gas totalt det finns, men jag förstår inte hur man ska räkna ut hur många mol av vardera gas det finns utan ytterligare information, t.ex. partialtrycken eller molbråken (vilket man ska räkna ut).


Men jag skulle också vilja veta varför mitt ursprungliga tankesätt inte fungerar. Jag tänkte så här:

I slutstadiet finns det en viss substansmängd gas totalt, som kan beräknas med PV/RTPV/RT. Om substansmängden N2O4\mathrm{N_2O_4} i början var nn och molbråket för N2O4\mathrm{N_2O_4} i slutstadiet är xx kommer det i slutstadiet finnas nxnx N2O4\mathrm{N_2O_4}. Den resterande substansmängden (n-nx)(n-nx) måste ha reagerat bort till NO2\mathrm{NO_2}, och eftersom en N2O4\mathrm{N_2O_4} ger två NO2\mathrm{NO_2} måste man multiplicera (n-nx)(n-nx) med en faktor 22. Då kommer man fram till ekvationen:

PVRT=xn+2n·1-x\displaystyle \frac{PV}{RT}=xn+2n\cdot \left(1-x\right)

naytte skrev:

Man kan ju naturligtvis räkna ut antalet mol gas totalt det finns, men jag förstår inte hur man ska räkna ut hur många mol av vardera gas det finns utan ytterligare information, t.ex. partialtrycken eller molbråken (vilket man ska räkna ut).

Om det fanns n0 mol N2O4 från början och a mol har sönderfallit, så finns det totalt n0+a mol gas vid jämvikt - det förbrukas a mol N2O4 och bildas 2a mol NO2. Eftersom vi vet värdet för n0 kan vi beräkna värdet på a och därmed på n0-a respektive 2a och kan lätt få fram molbråken.


Men jag skulle också vilja veta varför mitt ursprungliga tankesätt inte fungerar. Jag tänkte så här:

I slutstadiet finns det en viss substansmängd gas totalt, som kan beräknas med PV/RTPV/RT. Om substansmängden N2O4\mathrm{N_2O_4} i början var nn och molbråket för N2O4\mathrm{N_2O_4} i slutstadiet är xx kommer det i slutstadiet finnas nxnx N2O4\mathrm{N_2O_4}. Den resterande substansmängden (n-nx)(n-nx) måste ha reagerat bort till NO2\mathrm{NO_2}, och eftersom en N2O4\mathrm{N_2O_4} ger två NO2\mathrm{NO_2} måste man multiplicera (n-nx)(n-nx) med en faktor 22. Då kommer man fram till ekvationen:

PVRT=xn+2n·1-x\displaystyle \frac{PV}{RT}=xn+2n\cdot \left(1-x\right)

Oj, det går inte att tyda det du skriver när man citerar det!

Det verkar som om det du kallar n är det jag kallar n0, d v s molmängden N2O4 från början. Det du kallar x borde vara (n0-a)/(n0+a), d v s molbråket för N2O4. Molbråket för NO2 borde vara 2a/(n0+a) och summan för molbråken måste vara 1, inte PV/RT. (Här märker jag att jag tolkade det du har skrivit fel.) Men det du skriver i din ekvation är inte molbråken utan molbråken multiplicerade med det du kallar n, d v s substansmängden N2O4 från början. Min tolkning är att vänsterledet borde vara (no+a).PV/RT, inte bara PV/RT. Vi är ju intresserade av att relatera molbråken till den totala substansmängden gas vid jämvikt, inte från början.

naytte 4611 – Moderator
Postad: 16 sep 08:18 Redigerad: 16 sep 08:43

Min tolkning är att vänsterledet borde vara (no+a).PV/RT, inte bara PV/RT.

Det som jag försöker relatera är substansmängderna av båda gaserna vid jämvikt. Jag kan använda beteckningen n0n_0 istället. Det jag tänker är att PV/RTPV/RT ger den totala substansmängden gas vid jämvikt. Varifrån kommer din faktor (n0+a)(n_0+a)?

Jag kan tilläga att jag får rätt molbråk NO2\mathrm{NO_2}, men fel molbråk N2O4\mathrm{N_2O_4}. Men jag misstänker att jag tolkar min egen ekvation fel. Jag gör så här:

2.96 atm · 101325 Pa/atm8.314 Jmol-1K-1 · 298.15 K=x · 43.78 g92 gmol-1 + 2 · 43.78 g92 gmol-11-x\displaystyle \frac{2.\!96\;\mathrm{atm}\;\cdot\; 101325\;\mathrm{Pa/atm}}{8.\!314\;\mathrm{Jmol^{-1}K^{-1}\;\cdot\;298.15\;\mathrm{K}}} = x\;\cdot\;\frac{43.\!78\;\mathrm{g}}{92\;\mathrm{gmol^{-1}}}\;+\;2\;\cdot\;\frac{43.\!78\;\mathrm{g}}{92\;\mathrm{gmol^{-1}}}\left(1-x\right)

EDIT: Jaha, nu tror jag jag förstår. Det jag har ställt upp ger molbråken av ursprungsblandingen som reagerar. Mitt resultat här säger att 72.81 % av dikvävetetraoxiden inte reagerade, och att 27.19 % reagerade bort till kvävedioxid. Härifrån kan jag nog sedan få rätt svar...

Om jag nu räknar så här så ser man att:

nN2O4=0.7281·0.479 mol=0.3488 mol\displaystyle n_{\mathrm{N_2O_4}}=0.\!7281\cdot0.\!479\;\mathrm{mol}=0.\!3488\;\mathrm{mol}

nNO2=2·(0.479 mol-0.3488 mol)=0.2604 mol\displaystyle \implies n_{\mathrm{NO_2}}=2\cdot(0.\!479\;\mathrm{mol}-0.\!3488\;\mathrm{mol})=0.\!2604\;\mathrm{mol}

Om vi nu delar dessa substansmängder på det totala antalet mol vid jämvikt får vi:

xN2O4=0.3488 mol0.605 mol=0.577xNO2=0.4235\displaystyle x_{\mathrm{N_2O_4}}=\frac{0.\!3488\;\mathrm{mol}}{0.\!605\;\mathrm{mol}}=0.\!577\implies x_{\mathrm{NO_2}} = 0.4235

Vilket är rätt! :D

Svara
Close