Масса газовой смеси, состоящей из смеси оксида углерода(II) и водорода объёмом (н. у.) 2,24 дм3, равна 1,60 г. Рассчитайте объёмную долю водорода в смеси
от

1 Ответ

дано:
- объём газовой смеси V_total = 2,24 дм^3 = 2,24 * 10^-3 м^3
- масса газовой смеси m_total = 1,60 г = 1,60 * 10^-3 кг

молярные массы:
- молярная масса оксида углерода(II) M_CO ≈ 28,0 г/моль
- молярная масса водорода M_H2 ≈ 2,0 г/моль

найти:
- объёмную долю водорода в смеси y_H2

решение:

1. Найдём количество молей газовой смеси n_total, используя уравнение состояния идеального газа:

n_total = m_total / M_gas

Где M_gas - средняя молярная масса газовой смеси.

2. Для нахождения средней молярной массы M_gas используем формулу:

M_gas = (m_CO + m_H2) / n_total

3. Обозначим массу CO как m_CO и массу H2 как m_H2. Тогда имеем:

m_total = m_CO + m_H2

4. Также можно выразить количество молей для каждого компонента:

n_CO = m_CO / M_CO
n_H2 = m_H2 / M_H2

5. Воспользуемся соотношением между количеством молей и объёмами:

V_total = V_CO + V_H2

где V_CO = n_CO * R * T/P и V_H2 = n_H2 * R * T/P (R - универсальная газовая постоянная, T - температура, P - давление).

Для простоты расчётов, при стандартных условиях R*T/P = 1 моль занимает 22,4 л = 0,0224 м³.

6. Поделим объёмы на общий объём:

V_total = 2,24 дм^3 = 0,00224 м³

7. Таким образом, мы можем считать:

n_total = V_total / 0,0224 м³/моль = 2,24 / 0,0224 = 100 моль

8. Теперь подставим в уравнения:

m_total = n_CO * M_CO + n_H2 * M_H2

Теперь обозначим объёмные доли:

y_CO = n_CO / n_total
y_H2 = n_H2 / n_total

9. Объёмная доля водорода будет равна:

y_H2 = V_H2 / V_total
gде V_H2 = n_H2 * 0,0224 м³

10. Подставим:

y_H2 = (m_H2 / M_H2) * 0,0224 / V_total

11. Учитывая, что m_total = m_CO + m_H2 и что объёмная доля складывается:

y_CO + y_H2 = 1

12. Применим метод проб и ошибок, чтобы получить отношение.

13. Принимая во внимание, что общее количество массы равно 1,60 г, предположим, что объёмный состав пропорционален массам, то есть:

V_H2 / V_total = m_H2 / m_total,

где m_H2 = m_total - m_CO.

14. Предположим, что m_CO = x, тогда m_H2 = 1,60 - x и

V_H2 / 2,24 = (1,60 - x) / 1,60.

15. Пробуя разные значения, можно вывести, что при x = 0,80, тогда:

m_H2 = 1,60 - 0,80 = 0,80 г.

16. В итоге получаем, что:

V_H2 = (0,80 / 2) * 2,24 = 0,224 дм³.

17. Значит, объёмная доля водорода в смеси:

y_H2 = V_H2 / V_total = 0,224 / 2,24 = 0,1 = 10%.

ответ:
объёмная доля водорода в смеси составляет 10%.
от