Fracția volumică a gazelor din amestec
1. Citiți și scrieți definiția și formula pentru găsirea fracției de volum a unui gaz:
Aerul conține mai multe gaze diferite: oxigen, azot, dioxid de carbon, gaze nobile, vapori de apă și alte substanțe. Conținutul fiecăruia dintre aceste gaze în aer curat strict definitiv.
Pentru a exprima compoziția unui amestec de gaze în numere, adică cantitativ, se folosește o valoare specială, care se numește fracția de volum a gazelor din amestec.
Fracția volumică de gaz din amestec este notă cu Literă greacă- „fi.”
Fracția volumică a unui gaz dintr-un amestec este raportul dintre volumul unui gaz dat și volumul total al amestecului:
Ce arată fracția de volum a gazului din amestec sau, după cum se spune, ce sens fizic dimensiunea asta? Fracția de volum a unui gaz arată cât de mult din volumul total al amestecului ocupă un anumit gaz.
Dacă am putea separa 100 de litri de aer în componente gazoase individuale, am obține aproximativ 78 de litri de azot, 21 de litri de oxigen, 30 ml de dioxid de carbon, volumul rămas ar conține așa-numitele gaze nobile (în principal argon) iar unele altele (Fig. 62).
|
Orez. 62. |
Să calculăm fracțiile de volum ale acestor gaze în aer:
Este ușor de observat că suma fracțiilor de volum ale tuturor gazelor dintr-un amestec este întotdeauna egală cu 1 sau 100%:
(azot) + (acid) + (gaz de carbon) + (alte gaze) = 78% + 21% + 0,03% + 0,97% = 100%.
Aerul pe care îl expirăm este mult mai sărac în oxigen (fracția lui de volum scade la 16%), dar conținutul de dioxid de carbon crește la 4%. Acest aer nu mai este potrivit pentru respirație. De aceea, o încăpere în care sunt multe persoane trebuie să fie ventilată în mod regulat.
În chimia industrială, se întâlnește adesea problema opusă: determinarea volumului de gaz dintr-un amestec dintr-o fracție de volum cunoscută.
2. Examinați exemple de probleme
Exemplu. Calculați volumul de oxigen conținut în 500 de litri de aer.
Din determinarea fracției volumice de gaz din amestec, exprimăm volumul de oxigen:
V(acru) = V(aer) (acru).
Să înlocuim numere în ecuație și să calculăm volumul de oxigen:
V(acru) = 500 (l) 0,21 = 105 l.
Apropo, pentru calcule aproximative, fracția de volum a oxigenului din aer poate fi luată egală cu 0,2 sau 20%.
Când calculați fracțiile de volum ale gazelor dintr-un amestec, puteți folosi un mic truc. Știind că suma fracțiilor de volum este egală cu 100%, pentru „ultimul” gaz din amestec această valoare poate fi calculată diferit.
Sarcină. O analiză a atmosferei lui Venus a arătat că 50 ml de „aer” venusian conține 48,5 ml de dioxid de carbon și 1,5 ml de azot. Calculați fracțiile de volum ale gazelor din atmosfera planetei.
Dat:
V(amestecuri) = 50 ml,
V(carbon gazos) = 48,5 ml,
V(azot) = 1,5 ml.
Găsi:
(unghiul gazului),
Soluţie
Să calculăm fracția volumică de dioxid de carbon din amestec. Prin definiție:
Să calculăm fracția volumică de azot din amestec, știind că suma fracțiilor volumice ale gazelor din amestec este 100%:
(gaz de carbon) + (azot) = 100%,
(azot) = 100% – (gaz de carbon) = 100% – 97% = 3%.
Răspuns.(gaz de carbon) = 97%, (azot) = 3%.
Ce cantitate se folosește pentru măsurarea conținutului de componente în amestecuri de alte tipuri, de exemplu în soluții? Este clar că în acest caz este incomod să folosiți fracția de volum. O nouă cantitate vine în ajutor, despre care veți afla în lecția următoare.
3. Fă-ți temele:
1. Care este fracția de volum a unui component dintr-un amestec de gaze?
2. Fracția de volum a argonului în aer este de 0,9%. Ce volum de aer este necesar pentru a produce 5 litri de argon?
3. Prin separarea aerului s-au obținut 224 litri de azot. Ce volume de oxigen și dioxid de carbon au fost obținute în acest caz?
4. Fracția de volum a metanului din gazul natural este de 92%. Ce volum din acest amestec de gaze va conține 4,6 ml de metan?
5. Se amestecă 6 litri de oxigen și 2 litri de dioxid de carbon. Aflați fracția de volum a fiecărui gaz din amestecul rezultat.
Concentraţie- o valoare care caracterizează compoziţia cantitativă a soluţiei.
Concentrația unei substanțe dizolvate (nu a unei soluții) este raportul dintre cantitatea unei substanțe dizolvate sau masa acesteia și volumul unei soluții (mol/l, g/l), adică este un raport al cantităților eterogene .
Acele cantități care sunt raportul cantităților similare (raportul dintre masa unei substanțe dizolvate și masa unei soluții, raportul dintre volumul unei substanțe dizolvate și volumul unei soluții) se numesc corect acțiuni. Cu toate acestea în practică pentru ambele tipuri de expresie a compoziţiei se foloseşte termenul concentraţieși vorbiți despre concentrația soluțiilor.
Există multe moduri de a exprima concentrația soluțiilor.
Fracție de masă (numită și concentrație procentuală)
Fracția de masă este raportul dintre masa soluției și masa soluției. Fracția de masă se măsoară în fracții de unitate.
m 1 - masa substanței dizolvate, g (kg);
m este masa totală a soluției, g (kg).
Fracția de masă a soluției w (B) este de obicei exprimat ca o fracțiune de unitate sau ca procent. De exemplu, fracția de masă a substanței dizolvate - CaCl 2 în apă este de 0,06 sau 6%. Aceasta înseamnă că o soluție de clorură de calciu cu o greutate de 100 g conține clorură de calciu cu o greutate de 6 g și apă cu o greutate de 94 g.
Exemplu: Câte grame de sulfat de sodiu și apă sunt necesare pentru a prepara 300 g de soluție 5%?
Rezolvare: m (Na 2 SO 4) = w (Na 2 SO 4) / 100 = (5 300) / 100 = 15 (g)
unde w (Na 2 SO 4)) este fracția de masă în %, m este masa soluției în g m (H 2 O) = 300 g - 15 g = 285 g.
Astfel, pentru a prepara 300 g de soluție de sulfat de sodiu 5%, trebuie să luați 15 g de Na2SO4) și 285 g de apă.
Procentul de masă al componentei, ω%
ω % =(m i /Σm i)*100
Fracție de volum
Fracția de volum este raportul dintre volumul unei substanțe dizolvate și volumul unei soluții. Fracția de volum se măsoară în fracții de unitate sau ca procent.
V 1 - volumul substanței dizolvate, l;
V - volumul total de soluție, l.
Sunt hidrometre, conceput pentru a determina concentrația soluțiilor anumitor substanțe. Astfel de hidrometre sunt calibrate nu în valori de densitate, dar direct în valorile concentrației soluției. Pentru soluții comune alcool etilic, a cărei concentrație este de obicei exprimată ca procent de volum, astfel de hidrometre se numesc contoare de alcool.
Molaritate (concentrație în volum molar)
Concentrația molară este cantitatea de solut (numărul de moli) pe unitatea de volum de soluție. Concentrația molară se măsoară în mol/l (M) sau mmol/l (mM). Expresia în „molaritate” este de asemenea comună. Astfel, o soluție cu o concentrație de 0,5 mol/l se numește 0,5 molar.
ν - cantitatea de substanță dizolvată, mol;
V - volumul total de soluție, l.
Concentrația molară este măsurată în mol/L și este desemnată „M”. De exemplu, 2 M NaOH este o soluție bimolară de hidroxid de sodiu. Un litru dintr-o astfel de soluție conține 2 moli de substanță sau 80 g.
Exemplu: Care este masa cromatului de potasiu K 2 CrO 4 Trebuie să luați 1,2 litri de soluție 0,1 M pentru a pregăti?
Rezolvare: M(K 2 CrO 4) = C(K 2 CrO 4) V M(K 2 CrO 4) = 0,1 mol/l 1,2 l 194 g/mol » 23,3 g.
Astfel, pentru a prepara 1,2 litri de soluție 0,1 M, trebuie să luați 23,3 g de K 2 CrO 4 și să o dizolvați în apă și să aduceți volumul la 1,2 litri.
Fracție de volum(Asemenea parte volumetrică , cota după volum , concentrația volumetrică ) este o mărime adimensională egală cu raportul dintre volumul unei substanțe dintr-un amestec și volumul întregului amestec.
Notat cu litera greacă φ.
Se aplică în principal gazelor și lichidelor.
Sensul mărimii
Fracția de volum se calculează folosind formula:
,
- V 1 - volumul substanței dizolvate în unități de volum;
- V este volumul total al soluției în aceleași unități.
Fracția de volum în chimie
În chimie, valoarea este utilizată în principal pentru gaze, deoarece fracția de volum a amestecului de gaze în condiții zero. egală cu concentrația sa molară.
Se obișnuiește să se exprime fracția de volum ca procent.
Vezi de asemenea
Scrieți o recenzie despre articolul „Fracție de volum”
Legături
Extras care descrie fracția de volum
Valuev a spus confidențial că Uvarov a fost trimis de la Sankt Petersburg pentru a afla părerea moscoviților despre Austerlitz.În al treilea cerc, Naryshkin a vorbit despre o ședință a consiliului militar austriac, în care Suvorov a cântat cocoșul ca răspuns la prostia generalilor austrieci. Shinshin, care stătea chiar acolo, a vrut să glumească, spunând că Kutuzov, se pare, nu putea învăța această artă simplă a cântatului de cocoș de la Suvorov; dar bătrânii se uitau cu severitate la glumeț, lăsându-l să simtă că aici și astăzi era atât de indecent să vorbești despre Kutuzov.
Contele Ilya Andreich Rostov, îngrijorat, grăbit, a mers cu cizmele sale moi din sufragerie în sufragerie, întâmpinând în grabă și exact în același fel persoane importante și neimportante pe care le cunoștea pe toate și, din când în când, căutând cu privirea fiul său zvelt. , sprijinindu-și cu bucurie privirea asupra lui și făcându-i cu ochiul. Tânărul Rostov stătea la fereastră cu Dolokhov, pe care îl cunoscuse recent și a cărui cunoștință o prețuia. Bătrânul conte se apropie de ei și îi strânse mâna lui Dolokhov.
Partea I
1. Pentru amestecurile lichide și solide, fracția de masă a componentului (w) se calculează folosind formula:
2. Fracția volumică a componentului amestecului gazos (φ) se calculează prin formula:
3. Folosind materialul de la punctele 1 și 2, deduceți formule pentru calcule:
4. Pentru a calcula m al unei soluții, dacă densitatea și volumul acesteia sunt cunoscute, utilizați formula cunoscută dintr-un curs de fizică:m(dimensiune)=V*P
Partea a II-a
1. 2 g clorură de sodiu au fost dizolvate în 40 g apă distilată. Calcula fracție de masă sărurile din soluția rezultată.
2. 2 litri de soluție de acid sulfuric conțin 456 g H2SO4. Calculați fracția de masă a solutului, având în vedere că densitatea soluției este de 1,14 g/ml.
3. Câtă apă și sare trebuie să luați pentru a prepara 250 g de soluție de azotat de sodiu 10%?
5. Care este fracția de masă a zahărului din soluția obținută prin evaporarea a 200 g dintr-o soluție 20% la 70 g? Rotunjiți răspunsul la zecimi.
6. Se amestecă 120 g soluție 40% și 280 g soluție 10%. acid azotic. Determinați fracția de masă a acidului azotic din soluția rezultată.
7. Câtă acid clorhidric trebuie dizolvat în 1 m3 de apă pentru a obține o soluție de 20%? Calculați masa și volumul (n.v.) acidului clorhidric.
8. Aerul conține 21% oxigen și 78% azot în volum. Calculați volumul de oxigen și azot în 250 m3 de aer. Determinați cantitatea de substanță și masa pentru fiecare gaz.
