Объемные доли и плотность смеси сероводорода и водорода
Порция смеси сероводорода и водорода массой 69 г занимает при н. у. объем, равный 56 л. Вычислите объемные доли газов в данной смеси и найдите плотность данной газовой смеси по воздуху.
Дано
`m(смеси) = 69 text{ г}`
`V(смеси) = 56 text{ л}`
Найти
`φ(H_2S) = text{ ?}`
`φ(H_2) = text{ ?}`
`D_text{возд.}(смеси) = text{ ?}`
Решение
Найдём общее количество вещества газов в смеси:
`n(смеси) = (V(смеси))/V_m = 56/22.4 = 2.5 text{ моль}`
Пусть `x` — количество вещества сероводорода, `y` — количество вещества водорода. Тогда:
`x + y = 2.5`
Масса смеси:
`m(смеси) = m(H_2S) + m(H_2) = x*M(H_2S) + y*M(H_2) = 34*x + 2*y = 69`
Решим систему уравнений:
`{(x + y = 2.5),(34*x + 2*y = 69):}`
`{(x = 2.5 - y),(34*(2.5 - y) + 2*y = 69):}`
`85 - 34*y + 2*y = 69`
`-32*y = -16`
`y = 0.5 text{ моль}`
`x = 2.5 - 0.5 = 2 text{ моль}`
Найдём объёмы газов при н.у.:
`V(H_2S) = n(H_2S)*V_m = 2*22.4 = 44.8 text{ л}`
`V(H_2) = n(H_2)*V_m = 0.5*22.4 = 11.2 text{ л}`
Вычислим объёмные доли газов:
`φ(H_2S) = (100*V(H_2S))/(V(смеси)) = (100*44.8)/56 = 80%`
`φ(H_2) = (100*V(H_2))/(V(смеси)) = (100*11.2)/56 = 20%`
Найдём молярную массу смеси:
`M(смеси) = (m(смеси))/(n(смеси)) = 69/2.5 = 27.6 text{ г/моль}`
Найдём плотность смеси по воздуху:
`D_text{возд.}(смеси) = (M(смеси))/(M(возд.)) = 27.6/29 = 0.9517`
Ответ
`φ(H_2S) = 80%`
`φ(H_2) = 20%`
`D_text{возд.}(смеси) = 0.9517`