Дано:
- Количество молекул кислорода (O2) = 3,01 × 10^23 молекул
- Количество молекул азота (N2) = 1,505 × 10^23 молекул
Найти:
- Массовые и объемные доли компонентов смеси
Решение:
1. Определим количество молей каждого газа:
Число Авогадро (N_A) = 6,022 × 10^23 молекул/моль.
Количество молей кислорода:
n(O2) = (3,01 × 10^23) / (6,022 × 10^23) ≈ 0,50 моль
Количество молей азота:
n(N2) = (1,505 × 10^23) / (6,022 × 10^23) ≈ 0,25 моль
2. Рассчитаем массы компонентов смеси:
Молекулярная масса кислорода (O2) = 32 г/моль
Молекулярная масса азота (N2) = 28 г/моль
Масса кислорода:
m(O2) = 0,50 моль × 32 г/моль = 16 г
Масса азота:
m(N2) = 0,25 моль × 28 г/моль = 7 г
3. Найдем общую массу смеси:
Массa смеси = 16 г (O2) + 7 г (N2) = 23 г
4. Вычислим массовые доли компонентов:
Массовая доля кислорода:
w(O2) = 16 г / 23 г ≈ 0,696
Массовая доля азота:
w(N2) = 7 г / 23 г ≈ 0,304
5. Поскольку газы при одинаковых условиях занимают объемы пропорционально числу молей, объемные доли совпадают с молевыми долями:
Объемная доля кислорода:
V(O2) = 0,50 моль / (0,50 моль + 0,25 моль) = 0,67
Объемная доля азота:
V(N2) = 0,25 моль / (0,50 моль + 0,25 моль) = 0,33
Ответ:
- Массовая доля кислорода в смеси ≈ 0,696 или 69,6%
- Массовая доля азота в смеси ≈ 0,304 или 30,4%
- Объемная доля кислорода в смеси ≈ 0,67 или 67%
- Объемная доля азота в смеси ≈ 0,33 или 33%