Дано:
Относительная плотность смеси по водороду (d): 14.5
Состав газовой смеси: HF, H2
Найти:
Объемную долю HF в смеси.
Решение с расчетом:
Относительная плотность смеси по водороду выражается как отношение суммарной массы всех газов к массе водорода при равных объемах:
d = (m_HF + m_H2) / m_H2,
где:
m_HF, m_H2 - массы газов HF и H2 соответственно при равных объемах.
Молярные массы газов HF и H2 составляют соответственно примерно 20 г/моль и 2 г/моль.
Масса газа HF при равных объемах выражается через его молярную массу и объемную долю в смеси:
m_HF = V * ρ_HF,
где:
V - объем смеси
ρ_HF - плотность газа HF при стандартных условиях (0 °C, 1 атм) = 1.346 г/л
Масса газа H2 при равных объемах также может быть выражена через объемную долю в смеси:
m_H2 = V * ρ_H2,
где:
ρ_H2 - плотность газа H2 при стандартных условиях (0 °C, 1 атм) = 0.0899 г/л
Таким образом, относительная плотность смеси может быть выражена через объемную долю газа HF в смеси:
d = (ρ_HF * V * x_HF + ρ_H2 * V * (1 - x_HF)) / (ρ_H2 * V)
где x_HF - объемная доля газа HF в смеси.
Решаем уравнение относительной плотности смеси относительно объемной доли газа HF:
d = ρ_HF / ρ_H2 * x_HF + (ρ_H2 - ρ_HF) / ρ_H2
d - (ρ_H2 - ρ_HF) / ρ_H2 = ρ_HF / ρ_H2 * x_HF
x_HF = (d - (ρ_H2 - ρ_HF) / ρ_H2) * ρ_H2 / ρ_HF
Подставляем значения и рассчитываем объемную долю газа HF в смеси:
x_HF = (14.5 - (0.0899 - 1.346) / 0.0899) * 0.0899 / 1.346 ≈ 0.026
Ответ:
Объемная доля HF в смеси составляет примерно 2.6%.