Для определения объема метана (CH4) в 9 литрах смеси, состоящей из CH4 и N2, нам нужно воспользоваться данными о молярной массе смеси. Давайте рассмотрим шаги, которые помогут нам решить эту задачу.

• Молярная масса метана (CH4) составляет 16 г/моль.
• Молярная масса азота (N2) составляет 28 г/моль.

Согласно условию задачи, молярная масса смеси равна 20 г/моль. Это значение можно использовать для нахождения соотношения между массами компонентов.

Средняя молярная масса смеси определяется по формуле:

Mсмеш = (m1 * M1 + m2 * M2) / (m1 + m2)

где:

• m1 - масса метана
• M1 - молярная масса метана (16 г/моль)
• m2 - масса азота
• M2 - молярная масса азота (28 г/моль)

Пусть m1 - масса метана, а m2 - масса азота. Тогда у нас есть:

20 = (m1 * 16 + m2 * 28) / (m1 + m2)

Умножим обе стороны уравнения на (m1 + m2):

20 * (m1 + m2) = m1 * 16 + m2 * 28

Раскроем скобки:

20m1 + 20m2 = 16m1 + 28m2

Теперь перенесем все члены на одну сторону:

20m1 - 16m1 = 28m2 - 20m2

4m1 = 8m2

Это можно упростить:

m1 = 2m2

Теперь мы знаем, что масса метана в два раза больше массы азота. Поскольку газы при одинаковых условиях занимают одинаковый объем, мы можем сказать, что:

V(CH4) = 2 * V(N2)

Обозначим объем метана как V(CH4), а объем азота как V(N2). Тогда:

V(CH4) + V(N2) = 9 л

Подставим V(N2) = V(CH4) / 2:

V(CH4) + V(CH4) / 2 = 9

Умножим уравнение на 2 для удобства:

2V(CH4) + V(CH4) = 18

3V(CH4) = 18

V(CH4) = 6 л

Таким образом, объем метана в смеси составляет 6 литров. Мы можем также найти объем азота:

V(N2) = 9 - V(CH4) = 9 - 6 = 3 л

Ответ: Объем метана (CH4) в 9 литрах смеси составляет 6 литров.