chapter 5 gas notes.notebook - mrs. freeman's ap...

13
Chapter 5 gas notes.notebook 1 November 10, 2016 Nov 61:02 PM Gases Chapter 5 Nov 61:17 PM Gases Expand to fill their containers Fluid motion (they flow) Have low densities (1/1000 the density of equivalent liquids or solids) Compressible Can Effuse and Diffuse Effuse : The passage of a gas through a tiny hole into an evacuated (vacuumed) chamber Diffusion : The mixing of gases (Spreading throughout a room)

Upload: lamnga

Post on 31-Mar-2018

225 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

Page 1: Chapter 5 gas notes.notebook - Mrs. Freeman's AP …rrhsapchem.weebly.com/uploads/3/7/2/4/37243249/chapter_5_notes... · Ideal Gas: Imaginary gases that perfectly fit all of the

Chapter 5 gas notes.notebook

1

November 10, 2016

Nov 6­1:02 PM

GasesChapter 5

Nov 6­1:17 PM

Gases­ Expand to fill their containers­ Fluid motion (they flow)­ Have low densities (1/1000 the density of equivalent liquids or solids)

­ Compressible­ Can Effuse and Diffuse 

Effuse: The passage of a gas through a tiny hole into an evacuated (vacuumed)  chamber 

Diffusion: The mixing of gases (Spreading throughout a room) 

Page 2: Chapter 5 gas notes.notebook - Mrs. Freeman's AP …rrhsapchem.weebly.com/uploads/3/7/2/4/37243249/chapter_5_notes... · Ideal Gas: Imaginary gases that perfectly fit all of the

Chapter 5 gas notes.notebook

2

November 10, 2016

Nov 6­1:26 PM

• Particles of matter are always in motion­Collision of the particles with the walls is what causes pressure 

• Particles are very small compared with the distance between them ­The volume of the individual particles can be assumed to be zero

• Particles exert no forces on each other ­The do not attract or repel each other (No IMFs)

• Average kinetic energy is proportional to temperature of a gas­Temperature of a gas is measured in Kelvin 

GasesKinetic Molecular Theory

Nov 6­1:23 PM

Ideal Gas: Imaginary gases that perfectly fit all of the assumptions of the kinetic molecular theory ­ Tiny particles that are very spread apart relative to their size

­ Collisions between gas particles and between the particles and walls of the container are elastic collisions 

­ No kinetic energy is lost in elastic collisions 

­ There are no forces of attraction between the particles

­ Particles are in constant, rapid motion (therefore possess kinetic energy)

­ The average kinetic energy of particles depends on   temperature, not the identity of the particles 

GasesKinetic Molecular Theory

Page 3: Chapter 5 gas notes.notebook - Mrs. Freeman's AP …rrhsapchem.weebly.com/uploads/3/7/2/4/37243249/chapter_5_notes... · Ideal Gas: Imaginary gases that perfectly fit all of the

Chapter 5 gas notes.notebook

3

November 10, 2016

Nov 6­1:23 PM

GasesIdeal versus real gases Kinetic Molecular Theory

­ Tiny particles that are very spread apart relative to their size ­­ Low temperatures and high pressures

­ Collisions between gas particles and between the particles and walls of the container are elastic collisions­­IMFs

­ There are no forces of attraction between the particles­­IMFs

Nov 6­1:23 PM

GasesKinetic Molecular Theory

Which of the following gases would be the least ideal?    a.  O2b.    H2   c.    Br2  d.    Cl2        

Under which of the following conditions of temperature and pressure would 1.0 mol of the real gas CO2(g) behave most like an ideal gas?

    Temperature (K)   Pressure (atm)a.    100   100b.    800   0.1c.    800   1d.    800        100

Page 4: Chapter 5 gas notes.notebook - Mrs. Freeman's AP …rrhsapchem.weebly.com/uploads/3/7/2/4/37243249/chapter_5_notes... · Ideal Gas: Imaginary gases that perfectly fit all of the

Chapter 5 gas notes.notebook

4

November 10, 2016

Nov 6­1:40 PM

Pressure: The force created by the collisions of molecules with the walls of a container 

Pascal (Pa): SI Unit of pressure. 1 Pa = 1 N/M2

Millimeter of Mercury (mm Hg): Pressure that supports a 1 mm column of mercury in a barometer 

Atmosphere (atm): Average atmospheric pressure at sea level and 0℃

Torr (torr): 1 torr = 1 mm Hg

Gases

Nov 6­1:47 PM

1 Atm 101.3 kPa14.7 lbs/in2760 mm Hg760 torr 

STP: Standard Temperature and Pressure 

273 K

Standard Pressure  Standard Temperature 

Gases

Page 5: Chapter 5 gas notes.notebook - Mrs. Freeman's AP …rrhsapchem.weebly.com/uploads/3/7/2/4/37243249/chapter_5_notes... · Ideal Gas: Imaginary gases that perfectly fit all of the

Chapter 5 gas notes.notebook

5

November 10, 2016

Nov 6­1:55 PM

Boyle's Law: Pressure is inversely proportional to volume when temperature is held constant 

Gases

Nov 6­1:55 PM

Charles' Law: The volume of a gas is directly proportional to temperature (volume goes to zero when temperature is zero Kelvin)

Gases

Page 6: Chapter 5 gas notes.notebook - Mrs. Freeman's AP …rrhsapchem.weebly.com/uploads/3/7/2/4/37243249/chapter_5_notes... · Ideal Gas: Imaginary gases that perfectly fit all of the

Chapter 5 gas notes.notebook

6

November 10, 2016

Nov 6­1:55 PM

Gay Lussac's Law: The pressure and temperature of a gas are directly related, provided that the volume remains constant 

Gases

Nov 6­1:55 PM

Combined Gas Law: Combines all of the gas laws in one equation keeping the amount of gas constant 

Gases

Page 7: Chapter 5 gas notes.notebook - Mrs. Freeman's AP …rrhsapchem.weebly.com/uploads/3/7/2/4/37243249/chapter_5_notes... · Ideal Gas: Imaginary gases that perfectly fit all of the

Chapter 5 gas notes.notebook

7

November 10, 2016

Nov 6­2:06 PM

Ideal Gas Law: Relates the amount of gas to the pressure, volume and temperature of the gas

PV = nRTP = pressure in atmV= volume in litersn = molesR = proportionality constant 0.0821 L*Atm/mol*K This can be different!!!

T= Temperature in Kelvins

Gases

Nov 6­2:06 PM

Avagadro's Law: For a gas at constant temperature and pressure, the volume is directly proportional to the number of moles of gas (at low pressures)  

V = (a)(n)a = proportionality constant 

V = Volume of the gas

n = number of moles of gas 

Gases

Page 8: Chapter 5 gas notes.notebook - Mrs. Freeman's AP …rrhsapchem.weebly.com/uploads/3/7/2/4/37243249/chapter_5_notes... · Ideal Gas: Imaginary gases that perfectly fit all of the

Chapter 5 gas notes.notebook

8

November 10, 2016

Nov 6­2:12 PM

Gas Density 

Molar volume at STP is 22.4L so at STP density is: 

Gases

Nov 6­2:17 PM

How to Find Molar Mass of a Gas

D =  MassVolume PV = nRT n = mass of gas

molar mass

Gases

Page 9: Chapter 5 gas notes.notebook - Mrs. Freeman's AP …rrhsapchem.weebly.com/uploads/3/7/2/4/37243249/chapter_5_notes... · Ideal Gas: Imaginary gases that perfectly fit all of the

Chapter 5 gas notes.notebook

9

November 10, 2016

Nov 9­7:33 AM

PTotal  =  P1 + P2 + P3 + . . . 

Dalton's Law of Partial Pressures: The total pressure of a mixture of gases is the addition of each pressure associated with each gas. 

Mole Fraction: Xi =   nintotal =   Pi

Ptotal

Gases

Nov 9­7:33 AM

GasesA flask contains 0.25 mole of SO2(g), 0.50 mole of CH4(g), and 0.50 mole of O2(g).  The total pressure of the gases in the flask is 800 mm Hg.  What is the partial pressure of the SO2(g) in the flask?

Page 10: Chapter 5 gas notes.notebook - Mrs. Freeman's AP …rrhsapchem.weebly.com/uploads/3/7/2/4/37243249/chapter_5_notes... · Ideal Gas: Imaginary gases that perfectly fit all of the

Chapter 5 gas notes.notebook

10

November 10, 2016

Nov 6­2:04 PM

If reactants and products are at the same temperature and pressure, then mole ratios of gases are also volume ratios 

3 H2(g)     +    N2(g) à  2NH3(g)

3 moles H2 + 1 mole N2 à 2 moles NH3

3 liters H2 + 1 liter N2 à 2 liters NH3

GasesGas Stoichiometry 

How many liters of ammonia can be produced when 12 liters of hydrogen react with an excess of nitrogen?

How many liters of oxygen gas, at STP, can be collected from the complete decomposition of 50.0 grams of potassium chlorate?

How many liters of oxygen gas, at 37.0C and 0.930 atmospheres, can be collected from the complete decomposition of 50.0 grams of potassium chlorate?

Nov 3­3:09 PM

GasesGas Stoichiometry A rigid 5.00 L cylinder contains 0.176 mol of NO(g) at 298 K.  A 0.176 mol sample of O2(g) is added to the cylinder, when a reaction occurs to produce NO2.

a. Write the balanced equation for the reaction

b. Calculate the total pressure, in atm, in the cylinder at 298 K after the reaction is complete.

Page 11: Chapter 5 gas notes.notebook - Mrs. Freeman's AP …rrhsapchem.weebly.com/uploads/3/7/2/4/37243249/chapter_5_notes... · Ideal Gas: Imaginary gases that perfectly fit all of the

Chapter 5 gas notes.notebook

11

November 10, 2016

Nov 9­7:33 AM

At the same conditions of temperature, all gases have the same average kinetic energy.

At the same temperature, small molecules move FASTER than large molecules 

v = velocitym = mass

Gases

Nov 3­3:15 PM

The experimental apparatus represented above is used to demonstrate the rates at which gases diffuse.  When the cotton balls are placed in the ends of a tube at the same time, the gases diffuse from each end and meet somewhere in between, where they react to form a white solid.  Which of the following combinations will produce a solid closes to the center of the tube?

a. HCl and CH3NH2b. HCl and NH3c. HBr and CH3NH2d. HBr and NH3

Gases

Page 12: Chapter 5 gas notes.notebook - Mrs. Freeman's AP …rrhsapchem.weebly.com/uploads/3/7/2/4/37243249/chapter_5_notes... · Ideal Gas: Imaginary gases that perfectly fit all of the

Chapter 5 gas notes.notebook

12

November 10, 2016

Nov 3­3:11 PM

GasesA rigid 5.00 L cylinder contains 24.5 g of N2(g) and 28.0 g of O2(g)a. Calculate the total pressure, in atm, of the gas mixture in the cylinder at 

298 K.b. The temperature of the gas mixture in the cylinder is decreased to 

280 K.  Calculate each of the following.i. The mole fraction of N2(g) in the cylinder.ii. The partial pressure, in atm, of N2(g) in the cylinder.

c. If the cylinder develops a pinhole­sized leak and some of the gaseous mixture escapes, would the ratio of N2/O2 in the cylinder increase, decrease, or remain the same?  Justify your answer.

Nov 14­5:50 PM

Same amount of gas molecules for each line

Maxwell­Boltzmann Gas Distribution: Shows the average velocity of the gas sample due to the temperature of the gas

Gases

Page 13: Chapter 5 gas notes.notebook - Mrs. Freeman's AP …rrhsapchem.weebly.com/uploads/3/7/2/4/37243249/chapter_5_notes... · Ideal Gas: Imaginary gases that perfectly fit all of the

Chapter 5 gas notes.notebook

13

November 10, 2016

Oct 29­3:23 PM