Расчет доли водорода в смеси с гелием
31,36 л (н. у.) смеси водорода и гелия пропустили над раскалённым оксидом меди (II), при этом масса оксида уменьшилась на 12,8 г. Найдите массовую долю водорода в исходной смеси.
Дано
`V_text{исх.}(смеси) = 31.36 text{ л}`
`Δm(CuO) = 12.8 text{ г}`
Найти
`ω(H_2) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнение реакции восстановления оксида меди(II) водородом (гелий не реагирует):
`CuO + H_2 = Cu + H_2O`
Уменьшение массы оксида меди(II) происходит за счёт удаления кислорода, следовательно:
`m(O) = Δm(CuO) = 12.8 text{ г}`
Найдём количество вещества кислорода:
`n(O) = (m(O))/(M(O)) = 12.8/16 = 0.8 text{ моль}`
Согласно уравнению реакции, количество водорода равно количеству кислорода:
`n(H_2) = n(O) = 0.8 text{ моль}`
Найдём массу водорода в исходной смеси:
`m(H_2) = n(H_2)*M(H_2) = 0.8*2 = 1.6 text{ г}`
Найдём общее количество вещества газов в исходной смеси:
`n(смеси) = (V(смеси))/(V_m) = 31.36/22.4 = 1.4 text{ моль}`
Найдём количество вещества гелия:
`n(He) = n(смеси) - n(H_2) = 1.4 - 0.8 = 0.6 text{ моль}`
Найдём массу гелия:
`m(He) = n(He)*M(He) = 0.6*4 = 2.4 text{ г}`
Найдём массу исходной смеси:
`m(смеси) = m(H_2) + m(He) = 1.6 + 2.4 = 4 text{ г}`
Вычислим массовую долю водорода в исходной смеси:
`ω(H_2) = (100*m(H_2))/(m(смеси)) = (100*1.6)/4 = 40%`
Ответ
`ω(H_2) = 40%`