Можно ли поместить газовую смесь, состоящую из азота (0,25 моль), кислорода (0,05 моль) и ксенона (0,1 моль

Тема урока: Расчет газовой смеси

Описание: Чтобы решить эту задачу, необходимо использовать уравнение состояния газов — уравнение идеального газа. Уравнение идеального газа позволяет связать давление (Р), объем (V), температуру (T) и количество вещества (n) газа. Формула уравнения состояния газов выглядит следующим образом: PV = nRT.

1. Сначала найдем общее количество вещества (n) в газовой смеси: n = n(N2) + n(O2) + n(Xe).
Подставим данные: n = 0.25 моль + 0.05 моль + 0.1 моль = 0.4 моль.

2. Найдем молярную массу газовой смеси (M):
M = (m(N2) + m(O2) + m(Xe)) / n,
где m - масса вещества.
Известны следующие данные:
Молярная масса азота (N2) = 28 г/моль,
Молярная масса кислорода (O2) = 32 г/моль,
Молярная масса ксенона (Xe) = 131 г/моль.
Подставим данные и найдем молярную массу газовой смеси:
M = (28 г/моль * 0.25 моль + 32 г/моль * 0.05 моль + 131 г/моль * 0.1 моль) / 0.4 моль = 57.5 г/моль.

3. Чтобы вычислить массу газовой смеси, нужно найти произведение молярной массы газовой смеси (M) на ее количество вещества (n):
Масса газовой смеси = M * n = 57.5 г/моль * 0.4 моль = 23 г.

4. Чтобы определить, можно ли поместить данную газовую смесь в газометр, необходимо проверить условие объема.
При температуре 25 °С и давлении 1.2 атм можно использовать формулу для состояния идеального газа: PV = nRT.
Подставим известные значения и найдем минимально допустимый объем:
V = (nRT) / P = (0.4 моль * 0.0821 * 298 К) / 1.2 атм = 8 литров.

Таким образом, данная газовая смесь может быть помещена в школьный газометр объемом не более 10 литров при заданных условиях.

Совет: При решении задач по газовой смеси всегда проверяйте, возможно ли применить формулу идеального газа. Убедитесь в правильном применении единиц измерения и своевременно конвертируйте их при необходимости.

Задача для проверки: Рассчитайте количество газа (в молях) и его массу при условиях: давление - 3 атм, объем - 5 литров, температура - 50 °С. Рассматриваемый газ состоит из 0,2 моль метана (CH4), 0,3 моля кислорода (O2) и 0,5 моль азота (N2). Чему равна молярная масса этой газовой смеси? (Мольные массы метана, кислорода и азота равны соответственно 16 г/моль, 32 г/моль и 28 г/моль).