Номер 4-29, страница 46 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

4-29. Вычислите плотность по азоту смеси, состоящей из 100 мл аргона, 200 мл кислорода и 100 мл хлороводорода HCl.

4-29.

$V(Ar) = 100 \text{ мл} = 1 \times 10^{-4} \text{ м}^3$
$V(O_2) = 200 \text{ мл} = 2 \times 10^{-4} \text{ м}^3$
$V(HCl) = 100 \text{ мл} = 1 \times 10^{-4} \text{ м}^3$

$D_{N_2}(смеси)$ — плотность смеси по азоту

Относительная плотность газовой смеси по другому газу (в данном случае, по азоту) — это безразмерная величина, показывающая, во сколько раз средняя молярная масса смеси больше или меньше молярной массы данного газа. Она вычисляется по формуле:

$D_{N_2} = \frac{M_{ср.смеси}}{M_{N_2}}$

где $M_{ср.смеси}$ — средняя молярная масса газовой смеси, а $M_{N_2}$ — молярная масса азота.

1. Вычислим молярную массу азота ($N_2$). Относительная атомная масса азота (N) равна 14 а.е.м.

$M(N_2) = 2 \times 14 = 28 \text{ г/моль}$

2. Вычислим среднюю молярную массу смеси. Средняя молярная масса смеси равна сумме произведений молярных масс компонентов на их объемные (мольные) доли.

$M_{ср.смеси} = \phi(Ar) \cdot M(Ar) + \phi(O_2) \cdot M(O_2) + \phi(HCl) \cdot M(HCl)$

где $\phi$ — объемная доля компонента. Согласно закону Авогадро, для газов при одинаковых условиях (температура и давление) объемная доля равна мольной доле.

Найдем общий объем смеси:

$V_{смеси} = V(Ar) + V(O_2) + V(HCl) = 100 \text{ мл} + 200 \text{ мл} + 100 \text{ мл} = 400 \text{ мл}$

Теперь найдем объемные доли компонентов:

$\phi(Ar) = \frac{V(Ar)}{V_{смеси}} = \frac{100}{400} = 0.25$

$\phi(O_2) = \frac{V(O_2)}{V_{смеси}} = \frac{200}{400} = 0.50$

$\phi(HCl) = \frac{V(HCl)}{V_{смеси}} = \frac{100}{400} = 0.25$

Вычислим молярные массы компонентов, используя относительные атомные массы из периодической таблицы:

$M(Ar) \approx 40 \text{ г/моль}$

$M(O_2) = 2 \times 16 = 32 \text{ г/моль}$

$M(HCl) = 1 + 35.5 = 36.5 \text{ г/моль}$

Подставим все значения в формулу для средней молярной массы смеси:

$M_{ср.смеси} = (0.25 \cdot 40) + (0.50 \cdot 32) + (0.25 \cdot 36.5) = 10 + 16 + 9.125 = 35.125 \text{ г/моль}$

3. Теперь вычислим плотность смеси по азоту:

$D_{N_2} = \frac{M_{ср.смеси}}{M(N_2)} = \frac{35.125}{28} \approx 1.254$

Ответ: 1,254.