Дано:
Объем сосуда: V = 6,2 л = 0,0062 м^3
Масса водорода: mH2 = 2,4 г = 0,0024 кг
Масса углекислого газа: mCO2 = 27 г = 0,027 кг
Молярная масса водорода: MH2 = 2 г/моль = 0,002 кг/моль
Молярная масса углекислого газа: MCO2 = 44 г/моль = 0,044 кг/моль
Найти:
Объем части сосуда, в которой находится углекислый газ (VCO2).
Решение:
Количество вещества водорода: νH2 = mH2 / MH2 = 0,0024 кг / 0,002 кг/моль = 1,2 моль
Количество вещества углекислого газа: νCO2 = mCO2 / MCO2 = 0,027 кг / 0,044 кг/моль = 0,61 моль
Так как температура и давление газов одинаковы, то их объемы пропорциональны количеству вещества:
VCO2 / VH2 = νCO2 / νH2
Выразим VCO2:
VCO2 = VH2 * (νCO2 / νH2)
Так как V = VH2 + VCO2, то:
VH2 = V - VCO2
Подставим VH2 в уравнение для VCO2:
VCO2 = (V - VCO2) * (νCO2 / νH2)
Решим уравнение относительно VCO2:
VCO2 = V * (νCO2 / (νH2 + νCO2)) = 0,0062 м^3 * (0,61 моль / (1,2 моль + 0,61 моль)) ≈ 0,0025 м^3 = 2,5 л
Ответ:
Объем части сосуда, в которой находится углекислый газ, равен 2,5 л.