суміш азоту і гелію при температурі 27°C перебуває під тиском 1,3×10²Па. Маса азоту становить 70% загальної маси суміші. Визначити концентрацію молекул кожного газу
Ответы на вопрос
Ответ:
1. Спочатку необхідно визначити масову частку гелію у суміші. З огляду на те, що маса азоту становить 70% загальної маси, масова частка гелію складає 30% (100% - 70%).
2. За допомогою закону Дальтона про часткові тиски можна знайти частковий тиск кожного газу. За умови, що сума часткових тисків дорівнює загальному тиску, отримаємо:
p(Az) = 0.7 × 1.3×10²Па = 91 Па
p(He) = 0.3 × 1.3×10²Па = 39 Па
3. Для визначення концентрації молекул кожного газу використовується формула:
n = PV / RT
де n - кількість молекул газу, P - частковий тиск газу, V - об'єм газу, R - універсальна газова стала та T - абсолютна температура.
4. Об'єм суміші можна визначити як суму об'ємів кожного газу, оскільки вони не взаємодіють між собою:
V = n(Az) × RT / p(Az) + n(He) × RT / p(He)
5. Вводячи відповідні значення, отримаємо:
V = (0.7 × 1.013×10⁵ Па × 293 K / 91 Па) + (0.3 × 1.013×10⁵ Па × 293 K / 39 Па)
V = 20,68 л
6. Нарешті, використовуючи формулу для концентрації молекул, отримаємо:
n(Az) = p(Az) × V / RT = 91 Па × 20,68 л / (8,31 Дж/(моль×K) × 293 K) ≈ 0,012 моль
n(He) = p(He) × V / RT = 39 Па × 20,68 л / (8,31 Дж/(моль×K) × 293 K) ≈ 0,0067 моль
7. Для знаходження концентрації молекул кожного газу необхідно поділити кількість молекул газу на загальну кількість молекул у суміші:
x(Az) = n(Az) / (n(Az) + n(He)) ≈ 0,65
x(He) = n(He) / (n(Az) + n(He)) ≈ 0,35
Отже, концентрація молекул азоту складає близько 65%, а концентрація молекул гелію - близько 35%.