Question

Воздух представляет собой смесь азота, кислорода, аргона, углекислого газа и некоторых других газов. Для простоты будем считать, что при н. у. в воздухе объёмом 100 дм3 содержится азот объёмом 78 дм3, кислород объёмом 21 дм3 и аргон объёмом 1 дм3.а) Рассчитайте относительную молекулярную массу воздуха в комнате. б) Чему равна массовая доля кислорода в воздухе? Приведите ваши расчёты. в) В закрытой комнате размером 4,0 м х4,5 мх 3,5 м, заполненной воздухом, при н. у. сожгли углерод массой 1,0 кг. Во сколько раз уменьшилась массовая доля кислорода в воздухе в комнате после окончания реакции? Приведите ваши расчёты

Answer 1

дано:
- объём воздуха в комнате = 100 дм³
- объём азота (N2) = 78 дм³
- объём кислорода (O2) = 21 дм³
- объём аргона (Ar) = 1 дм³

Молярные массы:
- M(N2) = 28 г/моль
- M(O2) = 32 г/моль
- M(Ar) = 40 г/моль

найти:
а) относительную молекулярную массу воздуха
б) массовую долю кислорода в воздухе
в) во сколько раз уменьшилась массовая доля кислорода в воздухе после сжигания углерода массой 1,0 кг.

решение:

а) Рассчитаем относительную молекулярную массу воздуха.

Сначала находим количество вещества каждого газа в 100 дм³ воздуха:
n(N2) = V(N2)/V(воздуха) = 78 дм³ / 100 дм³ = 0.78 моль
n(O2) = V(O2)/V(воздуха) = 21 дм³ / 100 дм³ = 0.21 моль
n(Ar) = V(Ar)/V(воздуха) = 1 дм³ / 100 дм³ = 0.01 моль

Теперь найдем среднюю молекулярную массу воздуха:
M(воздуха) = (n(N2) * M(N2) + n(O2) * M(O2) + n(Ar) * M(Ar)) / (n(N2) + n(O2) + n(Ar))

M(воздуха) = (0.78 * 28 + 0.21 * 32 + 0.01 * 40) / (0.78 + 0.21 + 0.01)
M(воздуха) = (21.84 + 6.72 + 0.4) / 1
M(воздуха) = 28.96 г/моль

б) Рассчитаем массовую долю кислорода в воздухе.

Масса воздуха, содержащего 100 дм³:
m(воздуха) = n(N2) * M(N2) + n(O2) * M(O2) + n(Ar) * M(Ar)

m(воздуха) = (0.78 * 28) + (0.21 * 32) + (0.01 * 40)
m(воздуха) = 21.84 + 6.72 + 0.4 = 28.96 г

Массовая доля кислорода в воздухе:
w(O2) = (m(O2) / m(воздуха)) * 100%

где m(O2) = n(O2) * M(O2) = 0.21 * 32 = 6.72 г

w(O2) = (6.72 / 28.96) * 100% ≈ 23.2%