Дано:
- Объёмная доля гелия (He) = 70 %.
- Объёмная доля азота (N2) = 100 % - 70 % = 30 %.
Найти:
1. Массовую долю азота в газовой смеси.
2. Относительную плотность газовой смеси по воздуху.
Решение:
1. Рассчитаем молярные массы газов:
- Молярная масса гелия (M_He) = 4 г/моль.
- Молярная масса азота (M_N2) = 28 г/моль.
2. Предположим, что у нас есть 100 моль газовой смеси.
Тогда:
- Количество моль гелия = 70 моль.
- Количество моль азота = 30 моль.
3. Найдем массу каждого газа в смеси:
Масса гелия = количество моль * молярная масса = 70 моль * 4 г/моль = 280 г.
Масса азота = количество моль * молярная масса = 30 моль * 28 г/моль = 840 г.
4. Общая масса газовой смеси:
Общая масса = масса гелия + масса азота = 280 г + 840 г = 1120 г.
5. Массовая доля азота (w_N2):
w_N2 = масса азота / общая масса = 840 г / 1120 г = 0,75 или 75 %.
6. Теперь рассчитываем относительную плотность газовой смеси по отношению к воздуху:
Молярная масса воздуха (M_air) = 29 г/моль.
7. Молярная масса газовой смеси (M_mix):
M_mix = (количество моль He * M_He + количество моль N2 * M_N2) / (количество моль He + количество моль N2)
M_mix = (70 mоль * 4 г/моль + 30 моль * 28 г/моль) / (70 + 30)
M_mix = (280 г + 840 г) / 100 моль = 1120 г / 100 моль = 11,2 г/моль.
8. Относительная плотность (D):
D = M_mix / M_air = 11,2 г/моль / 29 г/моль ≈ 0,386.
Ответ:
1. Массовая доля азота в газовой смеси составляет 75 %.
2. Относительная плотность газовой смеси по воздуху составляет approximately 0,386.