Question

Плотность газовой смеси, состоящей из гелия и ксенона, при н.у. равна 3г/л. Определите объемную долю гелия ( в процентах) в смеси.

Answer 1

Для расчетов выбираем образец смеси количеством вещества 1 моль. Тогда при н.у. объем образца равен 22,4 л.
Находим массу образца газа:
                           m(г) = ρ(г) ∙ V(г);  m(г) = 3 ∙ 22,4 = 67,2г.
Обозначаем количество гелия в образце смеси  х; тогда количество ксенона в смеси будет равно (1 – х). Выразим массы гелия и ксенона в образце:
                            m(He) = ν(He) ∙ M(He);   m(He) = х ∙ 4;
                      m(Xe) = ν(Xe) ∙ M(He);  m(Xe) = (1 – x) ∙ 131.
Масса образца равна сумме масс гелия и ксенона, что составляет 67,2г:
                                   m(He) + m(Xe) =  67,2г.
В последнее уравнение подставляем значения масс гелия и ксенона:
                                   4х + (1 – х) ∙ 131 = 67,2
и получаем  х = 0,5 моль.
Определяем объем гелия:
                                  V(He) = ν(He) ∙ 22,4 л/моль;
                                   V(He) = 0,5 ∙ 22,4 = 11,2 л.
Рассчитываем объемную долю гелия в смеси:
              V(He)
φ(He) = -------------   ∙ 100%;
               V(смеси)

φ(He) = 11,2/22,4  ∙  100% = 50%.