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.