Массовые и объёмные доли в смеси кислорода и азота
В смеси содержится 3,01 · 10²³ молекул кислорода и 1,505 · 10²³ молекул азота. Вычислите массовые и объёмные доли компонентов смеси.
Дано
`N(O_2) = 3.01*10^23 text{ молекул}`
`N(N_2) = 1.505*10^23 text{ молекул}`
Найти
`ω(O_2) = text{ ?}`
`ω(N_2) = text{ ?}`
`φ(O_2) = text{ ?}`
`φ(N_2) = text{ ?}`
Решение
Найдём количества веществ газов:
`n(O_2) = (N(O_2))/(N_A) = (3.01*10^23)/(6.022*10^23) = 0.5 text{ моль}`
`n(N_2) = (N(N_2))/(N_A) = (1.505*10^23)/(6.022*10^23) = 0.25 text{ моль}`
Найдём массы газов:
`m(O_2) = n(O_2)*M(O_2) = 0.5*32 = 16 text{ г}`
`m(N_2) = n(N_2)*M(N_2) = 0.25*28 = 7 text{ г}`
Найдём общую массу смеси:
`m(смеси) = m(O_2) + m(N_2) = 16 + 7 = 23 text{ г}`
Вычислим массовые доли газов:
`ω(O_2) = (100*m(O_2))/(m(смеси)) = (100*16)/23 = 69.57%`
`ω(N_2) = (100*m(N_2))/(m(смеси)) = (100*7)/23 = 30.43%`
Найдём объёмы газов при н.у.:
`V(O_2) = n(O_2)*V_m = 0.5*22.4 = 11.2 text{ л}`
`V(N_2) = n(N_2)*V_m = 0.25*22.4 = 5.6 text{ л}`
Найдём общий объём смеси:
`V(смеси) = V(O_2) + V(N_2) = 11.2 + 5.6 = 16.8 text{ л}`
Вычислим объёмные доли газов:
`φ(O_2) = (100*V(O_2))/(V(смеси)) = (100*11.2)/16.8 = 66.67%`
`φ(N_2) = (100*V(N_2))/(V(смеси)) = (100*5.6)/16.8 = 33.33%`
Ответ
`ω(O_2) = 69.57%`
`ω(N_2) = 30.43%`
`φ(O_2) = 66.67%`
`φ(N_2) = 33.33%`