Задача по химии Определите плотность газовой смеси, четверть которой составляет диоксид серы, остальной кислород при температуре 150 ° С и давлении 3 кгс см². Атмосферное давление 1 атм.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи используем уравнение состояния идеального газа:

pV = nRT

где p - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.

Для газовой смеси плотность можно выразить как:

ρ = (m1 + m2) / V

где m1 и m2 - массы компонентов газовой смеси, V - объем.

Так как доля диоксида серы составляет четверть газовой смеси, то

n(SO2) = n(total) / 4

n(O2) = 3n(total) / 4 * (1 + 1/3) = 1,25n(total)

Из уравнения Ван-дер-Ваальса и уравнения Авогадро, можно получить следующее соотношение:

n(SO2) = n(O2) / 2

Теперь мы можем записать:

pV(SO2) / RT = 0.25 / 4 = 0.0625

pV(O2) / RT = 1.25 / 4 = 0.3125

Также можно записать уравнения для давления:

pTotal = pSO2 + pO2 = (mSO2 / M(SO2)) R T / V + (mO2 / M(O2)) R T / V

где M(SO2) и M(O2) - молярные массы диоксида серы и кислорода соответственно.

Так как pTotal = 3 * 9,8 = 29,4 кПа, Т = 273 + 150 = 423 K, R = 8,31, M(SO2) = 64, M(O2) = 32, получаем:

29,4 = (0.0625 8,31 423 / V 64) + (0.3125 8,31 423 / V 32)

Учитывая соотношения между n(SO2) и n(O2) и данным условиям, можем определить, что V = 0.186 м³, а значит

ρ = (mSO2 + mO2) / V = ((0.25 32) + (0.75 32)) / 0.186 = 32 кг/м³

Плотность газовой смеси равна 32 кг/м³.