60 мл смеси NO и N2 смешали с воздухом [φ(О2)=0,2]. В полученной смеси содержится 20 мл кислорода и 180 мл азота. Определите среднюю молярную массу начальной смеси.
Ответы
Ответ:
Для определения средней молярной массы начальной смеси, необходимо знать массу каждого компонента и их мольные доли.
Пусть масса NO в начальной смеси равна m_NO, масса N2 равна m_N2, масса O2 равна m_O2, а масса азота воздуха равна m_N. Также пусть молярная масса NO будет M_NO, молярная масса N2 будет M_N2, а молярная масса O2 будет M_O2.
Объемы компонентов смеси заданы: 60 мл, 20 мл кислорода и 180 мл азота.
Мольные доли можно определить следующим образом:
доля NO: n_NO = (m_NO / M_NO) / (m_NO / M_NO + m_N2 / M_N2 + m_O2 / M_O2 + m_N / M_N)
доля N2: n_N2 = (m_N2 / M_N2) / (m_NO / M_NO + m_N2 / M_N2 + m_O2 / M_O2 + m_N / M_N)
доля O2: n_O2 = (m_O2 / M_O2) / (m_NO / M_NO + m_N2 / M_N2 + m_O2 / M_O2 + m_N / M_N)
доля N: n_N = (m_N / M_N) / (m_NO / M_NO + m_N2 / M_N2 + m_O2 / M_O2 + m_N / M_N)
Так как содержание O2 в воздухе равно 0,2, то n_O2 = 0,2. Сумма всех долей должна быть равна 1, поэтому n_NO + n_N2 + n_N = 1 - n_O2.
Для определения массы каждого компонента можно воспользоваться их объемами и плотностями (массой на единицу объема), так как плотность и объем связаны следующим образом: масса = объем * плотность.
Итак, выразим массы компонентов:
m_NO = V_NO * p_NO
m_N2 = V_N2 * p_N2
m_O2 = V_O2 * p_O2
m_N = V_N * p_N
Зная значения масс каждого компонента и их мольные доли, можно рассчитать среднюю молярную массу начальной смеси следующим образом:
M_avg = (m_NO / n_NO) + (m_N2 / n_N2) + (m_O2 / n_O2) + (m_N / n_N)
Таким образом, средняя молярная масса начальной смеси будет равна M_avg.