11. Объём школьного газометра (прибор для хранения газов) обычно непревышает 10 л. Вместится ли в такой газометр при температуре 25 °С идавлении 1,2 атм газовая смесь, состоящая из 0,25 моль азота, 0,05 молькислорода и 0,1 моль ксенона. Определите плотность этой газовой смеси повоздуху и ее массу.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи воспользуемся уравнением Менделеева-Клапейрона:

PV = nRT

где P - давление газа, V - объем газа, n - количество вещества в молях, R - универсальная газовая постоянная (0,0821 л·атм/моль·K), T - температура в Кельвинах.

Сначала найдем общее количество вещества в газовой смеси:

n = n(азота) + n(кислорода) + n(ксенона) = 0,25 моль + 0,05 моль + 0,1 моль = 0,4 моль

Теперь найдем общий объем газовой смеси при давлении 1,2 атм и температуре 25 °C (298 К):

V = nRT/P = 0,4 моль 0,0821 л·атм/моль·K 298 К / 1,2 атм ≈ 8 л

Таким образом, газовая смесь вместится в школьный газометр объемом 10 л.

Далее найдем плотность газовой смеси в воздухе. Для этого воспользуемся законом Дальтона смесей:

d = (n1 M1 + n2 M2 + n3 * M3) / V

где d - плотность смеси, n1, n2, n3 - количество веществ в молях, M1, M2, M3 - молярные массы, V - объем.

Для смеси азота, кислорода и ксенона молярные массы соответственно:

M(азота) = 28 г/моль
M(кислорода) = 32 г/моль
M(ксенона) = 131 г/моль

Теперь подставим все значения:

d = (0,25 моль 28 г/моль + 0,05 моль 32 г/моль + 0,1 моль * 131 г/моль) / 8 л ≈ 38,75 г/л

Итак, плотность газовой смеси в воздухе составляет около 38,75 г/л.

Наконец, найдем массу газовой смеси:

m = n1 M1 + n2 M2 + n3 M3 = 0,25 моль 28 г/моль + 0,05 моль 32 г/моль + 0,1 моль 131 г/моль ≈ 21,05 г

Следовательно, масса газовой смеси составляет около 21,05 г.