Объём (н. у.) газовой смеси, состоящей из азота и водорода, равен 2,24 дм3. Рассчитайте относительную плотность этой газовой смеси по воздуху, если масса азота в ней равна 1,40 г
от

1 Ответ

дано:  
- Объём газовой смеси V = 2,24 дм3 = 2,24 × 10^(-3) м3  
- Масса азота m(N2) = 1,40 г = 1,40 × 10^(-3) кг  
- Молярная масса азота M(N2) = 28 г/моль = 0,028 кг/моль  
- Молярная масса водорода M(H2) = 2 г/моль = 0,002 кг/моль  
- Молярная масса воздуха M(воздуха) ≈ 29 г/моль = 0,029 кг/моль  

найти:  
- Относительная плотность газовой смеси по воздуху D = ?

решение:  
Сначала найдём число молей азота в смеси:  
n(N2) = m(N2) / M(N2)  
n(N2) = (1,40 × 10^(-3) кг) / (0,028 кг/моль) = 0,050 моль  

Предположим, что смесь состоит только из азота и водорода. Найдём массу водорода в смеси. Сначала нам нужно найти общее количество молей газа в смеси, используя уравнение состояния идеального газа:  
PV = nRT,  
где P – давление, V – объём, n – количество молей, R – универсальная газовая постоянная, T – температура.  
При нормальных условиях (н. у.) P = 101325 Па, T = 273 К, R = 8,314 Дж/(моль·К).  
Для нормальных условий:  
V = 2,24 × 10^(-3) м³,  
n(общая) = PV / RT = (101325 Па * 2,24 × 10^(-3) м³) / (8,314 Дж/(моль·К) * 273 К) = 0,098 моль (примерно).

Теперь найдём количество молей водорода в смеси:  
n(H2) = n(общая) - n(N2)  
n(H2) = 0,098 моль - 0,050 моль = 0,048 моль  

Теперь найдём массу водорода:  
m(H2) = n(H2) * M(H2)  
m(H2) = 0,048 моль * 0,002 кг/моль = 0,000096 кг = 0,096 г  

Теперь можем посчитать общую массу газовой смеси:  
m(смеси) = m(N2) + m(H2)  
m(смеси) = 1,40 г + 0,096 г = 1,496 г  

Теперь рассчитаем плотность газовой смеси:  
ρ(смеси) = m(смеси) / V  
ρ(смеси) = 1,496 г / 2,24 дм3 = 0,668 г/дм3  

Теперь можем рассчитать относительную плотность смеси по воздуху:  
D = ρ(смеси) / ρ(воздуха)  
ρ(воздуха) примерно равна 1,293 г/дм3 при н. у.  
D = 0,668 г/дм3 / 1,293 г/дм3 ≈ 0,517  

ответ:  
Относительная плотность газовой смеси по воздуху составляет примерно 0,517.
от