Question

Визначте склад газової суміші, що складається з азоту і водню, якщо при температурі 127°С і тиску 10 атм її густина складає 1,28 г/л. Допоможіть будь ласка) даю 60 балів

Answer 1

1) уравнение Менделеева-Клапейрона для газа:

Уравнение Менделеева-Клапейрона для идеального газа:

Р*V = (m/M)*R*T

где: Р - давление газа , Па. Р = 10 атм = 1013250 Па

V - объем газа, м³

m - масса газа, кг

М - масса 1 моля газа, кг/моль

R - универсальная газовая постоянная, R = 8,314 Дж/(моль*К)

T - температура, °К. T = 127 + 273 = 400°К

2) Разделим обе части уравнения на V, получаем:

Р = (m/V*M)*R*T  

Так как m/V = ρ, то есть это не что иное, как плотность, получаем:

Р = (ρ/M)*R*T  

по условию ρ = 1,28 г/л = 1,28 кг/м³

Находим отсюда молярную массу газа:

М = ρ*R*T

/ Р = 1,28*8,314*400/1013250 = 0,0042 кг/моль = 4,2 г/моль

3) На наш газ это смесь двух газов: азота и водорода. Пусть массовая доля азота в смеси, выраженная в долях единицы равна Х, тогда массовая доля водорода равна (1 - Х), а так как молярная масса смеси равна 4,2 г/моль, то можем записать:

Мсм = М(N₂)*X + M(H₂)*(1 - X)

М(N₂) = 2*14 = 28 г/моль   M(H₂) = 2*1 = 2 г/моль

4,2 = 28*Х + 2*(1 - Х)

4,2 = 28Х + 2 - 2Х

26Х = 2,2

Х = 0,0846 ( или 8,46%)

Тогда массовая доля водорода равна (100 - 8,46) = 91,54%

Ответ: 91,54 % водорода и 8,46% азота