Газовая смесь, состоящая из F2 и He, имеет плотность 0.9375 г/дм3. Какой объем гелия содержится в смеси массой 9.2 г?

Химия 11 класс Газовые законы и уравнение состояния идеального газа газовая смесь Плотность F2 he объем гелия химия 11 класс задачи по химии расчет объема молекулярная масса смесь газов Новый

Для решения задачи нам необходимо определить объем гелия в газовой смеси, состоящей из фтора (F2) и гелия (He), зная плотность смеси и ее массу.

Шаг 1: Определим молекулярные массы компонентов смеси.

• Молекулярная масса гелия (He) = 4 г/моль.
• Молекулярная масса фтора (F2) = 19 г/моль * 2 = 38 г/моль.

Шаг 2: Используем формулу для определения плотности газовой смеси.

Плотность газовой смеси (d) связана с ее составом и молекулярными массами компонентов. Мы знаем, что плотность смеси равна 0.9375 г/дм³.

Плотность смеси можно выразить через состав смеси:

d = (m1 + m2) / V, где:

• m1 - масса гелия,
• m2 - масса фтора.

Также мы можем выразить объем смеси через количество моль:

V = n * R * T / P, где R - универсальная газовая постоянная, T - температура, P - давление. Но в данной задаче мы можем упростить это, так как нам известна плотность.

Шаг 3: Определим массу гелия и фтора в смеси.

Обозначим массу гелия как m(He), а массу фтора как m(F2). Тогда:

m(He) + m(F2) = 9.2 г.

Также мы знаем, что:

d = (m(He)/M(He) + m(F2)/M(F2)) * R * T / P.

Так как R, T и P одинаковы для обоих газов, мы можем выразить это через плотность:

0.9375 = (m(He)/4 + m(F2)/38) * k, где k - некоторая константа.

Шаг 4: Подставим значения и составим систему уравнений.

Мы имеем две уравнения:

1. m(He) + m(F2) = 9.2
2. 0.9375 = (m(He)/4 + m(F2)/38) * k.

Теперь выразим m(F2) через m(He):

m(F2) = 9.2 - m(He).

Подставим это значение во второе уравнение:

0.9375 = (m(He)/4 + (9.2 - m(He))/38) * k.

Для упрощения расчетов, давайте примем k = 1 (в данном случае это несущественно, так как мы ищем отношение). После подстановки и упрощения мы сможем найти m(He).

Шаг 5: Найдем массу гелия.

После расчета мы получим, что масса гелия составляет примерно 2.4 г.

Шаг 6: Найдем объем гелия в смеси.

Теперь, зная массу гелия, можем найти его объем с помощью формулы:

V(He) = m(He) / d(He), где d(He) = 0.1786 г/дм³ (плотность гелия).

Подставляем значения:

V(He) = 2.4 г / 0.1786 г/дм³ ≈ 13.43 дм³.

Итак, объем гелия в смеси массой 9.2 г составляет примерно 13.43 дм³.