Дано:
Объём газовой смеси (н. у.) = 6,72 дм3.
Масса газовой смеси = 7,50 г.
Найти:
Объёмную долю хлора в смеси.
Решение:
1. Обозначим массу водорода как m(H) и массу хлора как m(Cl). Тогда:
m(H) + m(Cl) = 7,50 г.
2. Объёмы газов в смешанных условиях пропорциональны количеству вещества, т.е.:
V(H) + V(Cl) = 6,72 дм3.
3. Используем закон Авогадро, чтобы выразить массу через количество вещества:
n = m/M, где n — количество вещества, m — масса, M — молярная масса.
Для водорода: M(H) = 2 г/моль.
Для хлора: M(Cl) = 35,5 г/моль.
4. Запишем уравнения для количества вещества:
n(H) = m(H)/2,
n(Cl) = m(Cl)/35,5.
5. Объёмы можно выразить через количество вещества:
V(H) = n(H) * 22,4 (дм3/моль),
V(Cl) = n(Cl) * 22,4 (дм3/моль).
6. Подставляя значения, получаем:
(V(H) + V(Cl)) = (m(H)/2 * 22,4 + m(Cl)/35,5 * 22,4) = 6,72.
7. Упрощая:
((m(H)/2) + (m(Cl)/35,5)) * 22,4 = 6,72.
8. Разделим обе стороны на 22,4:
(m(H)/2) + (m(Cl)/35,5) = 0,3.
9. Система уравнений:
m(H) + m(Cl) = 7,50,
(m(H)/2) + (m(Cl)/35,5) = 0,3.
10. Решаем систему уравнений и находим массы m(H) и m(Cl):
m(Cl) ≈ 6,75 г,
m(H) ≈ 0,75 г.
11. Определяем объёмную долю хлора в смеси:
V(Cl) = m(Cl)/M(Cl) * 22,4.
12. Затем:
Объёмная доля Cl = V(Cl) / (V(H) + V(Cl)).
Ответ:
Объёмная доля хлора в смеси составляет примерно 80%.