Какое соотношение метана и углекислого газа по числу молекул нужно для того, чтобы относительная плотность древнего воздуха была равна 1 относительно современного воздуха? Какова будет объёмная доля метана в древнем воздухе, если средняя молярная масса современного воздуха составляет 29 г/моль?

Химия 9 класс Газовые смеси и их свойства метан и углекислый газ относительная плотность воздуха объемная доля метана молярная масса воздуха химия 9 класс Новый

Для решения этой задачи нам нужно определить, какое соотношение метана (CH4) и углекислого газа (CO2) необходимо для достижения относительной плотности древнего воздуха, равной 1 относительно современного воздуха. Начнем с определения основных понятий и шагов.

Шаг 1: Определение относительной плотности

Относительная плотность газа определяется как отношение его плотности к плотности воздуха. Если относительная плотность древнего воздуха равна 1, это значит, что его средняя молярная масса должна быть равна средней молярной массе современного воздуха, которая составляет 29 г/моль.

Шаг 2: Определение молярных масс газов

• Молярная масса метана (CH4) = 12 (углерод) + 4 * 1 (водород) = 16 г/моль
• Молярная масса углекислого газа (CO2) = 12 (углерод) + 2 * 16 (кислород) = 44 г/моль

Шаг 3: Обозначения и уравнение

Обозначим количество молекул метана как x, а количество молекул углекислого газа как y. Тогда средняя молярная масса древнего воздуха (M) будет рассчитываться по следующей формуле:

M = (x * 16 + y * 44) / (x + y)

Шаг 4: Условие для древнего воздуха

Мы знаем, что M должно быть равно 29 г/моль:

(x * 16 + y * 44) / (x + y) = 29

Шаг 5: Решение уравнения

Умножим обе стороны уравнения на (x + y):

x * 16 + y * 44 = 29 * (x + y)

Раскроем скобки:

x * 16 + y * 44 = 29x + 29y

Переносим все члены в одну сторону:

16x + 44y - 29x - 29y = 0

Соберем похожие члены:

-13x + 15y = 0

Шаг 6: Соотношение метана и углекислого газа

Из уравнения -13x + 15y = 0 можно выразить соотношение x/y:

15y = 13x

x/y = 15/13

Шаг 7: Объёмная доля метана

Теперь, чтобы найти объёмную долю метана в древнем воздухе, мы можем использовать следующее соотношение:

Объёмная доля метана = x / (x + y)

Подставим выражение для y из соотношения x/y = 15/13:

y = (13/15)x

Тогда x + y = x + (13/15)x = (15/15)x + (13/15)x = (28/15)x

Теперь подставим это в формулу для объёмной доли метана:

Объёмная доля метана = x / ((28/15)x) = 15/28

Ответ:

Соотношение метана и углекислого газа по числу молекул составляет 15:13. Объёмная доля метана в древнем воздухе равна 15/28 или примерно 53.57%.