Решение задач по химии на газовые смеси

Задача 10. 

Вычислите среднюю молярную массу воздуха, следующего состава: (N₂) = 78%;   (О₂) = 21% ;  (СО₂) = 1% 
Решение:
Средняя молярная масса газовой смеси вычисляется по соотношению:

В этом соотношении:
М1; М₂; М₃; Мn — молярные массы газов, составляющих смесь;
₁;₂; ₃; _n— объемные (мольные)¹ доли каждого из газов в смеси, выраженные в процентах.

 В случае, когда объемные доли газов выражены в долях от единицы, в соотношении делить на 100% не нужно.

 Для контроля правильности вычислений необходимо всегда помнить, что средняя молярная масса газовой смеси должна иметь промежуточное значение между молярными массами самого тяжелого и самого легкого газа из данной смеси.

 Рассчитаем среднюю молярную массу воздуха, получим:

Получилось промежуточное значение между молярными массами самого легкого газа в смеси (N₂) и самого тяжелого (СО₂).

Ответ: М_{средн. возд.} = 29 г/моль.

Задача 11. 
Определите среднюю молярную массу смеси водорода с гелием, если объемная доля водорода в смеси 0,12.
Дано:
объемная доля газообразного’водорода в смеси:   (Н₂) = 0,12.
Найти: среднюю молярную массу смеси: М_средн. = ?
Решение:
Так как объемная доля водорода выражена в долях от 1, соотношение для вычисления средней молярной массы смеси имеет вид:

Ответ: М_средн. = 3,76 г/моль.

Задача 12. 
Определите объемные доли газов в бинарной газовой смеси углекислого газа с кислородом, если средняя молярная масса равна 40 г/моль.
Дано:
средняя молярная масса смеси: М_средн = 40 г/моль;
Найти:
объемную долю углекислого газа в смеси:  (СО₂) = ?
Решение:

М_средн. = М(О₂) ^.  (О₂) + М(СО₂) ^.  (СО₂);                   

 (СО₂) = 1 – (О₂) (для объемной доли, выраженной в долях от 1) 
М_средн. = М(О₂) ^. (О₂) + М(СО₂) ^. (1 –  (О₂)).

Подставим все известные величины:

40 = 32 ^.  (О₂) + 44 ^. (1 —  (О₂))

Получили одно уравнение с одним неизвестным. При его решении получаем  (О₂) = 0,33.

Следовательно,  (СО₂)  = 1 —  (О₂) = 1 – 0,33 = 0,67.

О т в е т :  (О₂) = 0,33, или  (О₂) = 33%;  (СО₂)  = 0,67 или (СО₂)  = 67%

Относительная плотность газовой смеси показывает, во сколько раз масса некоторого объема данной газовой смеси отличается от массы такого же объема (при тех же условиях) какого-либо газа. При определении относительной плотности газовой смеси используют понятие средней молярной массы.

 Например, относительная плотность газовой смеси азота, гелия и метана по водороду равна 9. Это значит, что любой объем данной газовой смеси (при тех же условиях) в 9 раз тяжелее такого же объема водорода.

 Комментарии:
¹Для газов, находящихся при одинаковых условиях, эти две величины численно совпадают (по закону Авогадро).