Что такое объемная доля компонента в газовой смеси?

11 ответов на вопрос “Что такое объемная доля компонента в газовой смеси?”

  1. restartaa Ответить


    Объемную долю газа в смеси обозначают буквой φ (фи).
    Что же показывает объемная доля газа в смеси, или, как говорят, каков физический смысл этой величины? Она показывает, какую часть общего объема смеси занимает данный газ.
    Если бы нам удалось разделить 100 л воздуха на отдельные газообразные компоненты, мы получили бы около 78 л азота N2, 21 л кислорода О2, 0,03 л углекислого газа СО2, в оставшемся объеме содержались бы так называемые благородные газы (главным образом аргон Аr) и некоторые другие вещества (рис. 77).

    Рис. 77. Диаграмма атмосферного воздуха
    Давайте рассчитаем объемные доли этих газов в воздухе:


    Сумма объемных долей всех газов в смеси всегда равна 1, или 100%:

    Тот воздух, который мы выдыхаем, гораздо беднее кислородом (его объемная доля снижается до 16%), зато содержание углекислого газа возрастает до 4% . Такой воздух для дыхания уже непригоден. Вот почему помещение, в котором находится много людей, надо регулярно проветривать.
    В химии, в производстве чаще приходится сталкиваться с обратной задачей: определять объем газа в смеси по известной объемной доле. Вычислим, к примеру, какой объем кислорода содержится в 500 л воздуха.
    Из определения объемной доли газа в смеси

    выразим объем кислорода:

    Подставим в уравнение числа и рассчитаем объем кислорода:

    Кстати, для приближенных расчетов объемную долю кислорода в воздухе можно принять равной 0,2, или 20%.
    При расчете объемных долей газов в смеси можно воспользоваться одной маленькой хитростью. Зная, что сумма объемных долей равна 100%, для «последнего» газа в смеси эту величину можно рассчитать вычитанием из 100% известных величин.
    Задача 5. Анализ атмосферы Венеры показал, что в 50 мл ве-нерианской атмосферы содержится 48,5 мл углекислого газа и 1,5 мл азота. Рассчитайте объемные доли газов в атмосфере этой планеты.

    2. Вычислим объемную долю азота в смеси, зная, что сумма объемных долей газов в смеси равна 100% :

    С помощью какой величины измеряют содержание компонентов в смесях другого типа, например в растворах? Понятно, что в этом случае пользоваться объемной долей неудобно. На помощь приходит новая величина, о которой вы узнаете на следующем уроке.
    Вопросы и задания
    Что такое объемная доля компонента в газовой смеси?
    Объемная доля аргона в воздухе 0,9%. Какой объем воздуха необходим для получения 5 л аргона?
    При разделении воздуха было получено 224 л азота. Какие объемы кислорода и углекислого газа были получены при этом?
    Объемная доля метана в природном газе составляет 92%. Какой объем этой газовой смеси будет содержать 4,6 мл метана?
    Смешали 6 л кислорода и 2 л углекислого газа. Найдите объемную долю каждого газа в полученной смеси.

  2. vebmaze Ответить

    Газовая смесь состоит из фтора (F2), хлора (Cl2), аргона (Ar). Объемная доля газа фтора 40%, объемная доля газа  хлора 20%. Определите массу аргона (Ar) в составе 11,2 литров смеси при нормальных условиях.

    Решение задачи

    Учитывая, что объемная доля газовой смеси 100%, вычислим объемную долю газа аргона (Ar):
    φ (Ar) = 100% — 40% — 20% = 40%
    Напомню, объемной долей газа в смеси  газов называется число, показывающее какую часть составляет объем данного газа от общего объема смеси, принятого за единицу или 100%. Обозначается греческой буквой фи (φ).

    Найдем, объем аргона (Ar) по формуле:

    Получаем:
    V (Ar) = 40% ⋅ 11,2 л / 100% = 4,48 (л).
    Учитывая, что молярная масса аргона (Ar) равна 40 г/моль (смотри таблицу Менделеева), по формуле перерасчета, найдем массу аргона (Ar):

    Получаем:
    m (Ar) = 40 ⋅ 4,48/22,4 = 8 (г).

    Ответ:

    масса аргона 8 грамм.

  3. семён2 Ответить

    Объемной долей компонента газовой смеси называется отношение приведенного объема компонента к объему всей смеси. Понятие приведенного объема компонента рассмотрим на примере.
    Пусть в баллоне, разделенном перегородкой на две не сообщающиеся между собой части, содержится два газа 1 и 2. Давление и температуры этих газов одинаковы.
    Если перегородку убрать, то оба газа через некоторое время перемешаются (путем диффузии) и образуют газовую смесь. При отсутствии теплообмена с внешней средой температура образовавшейся газовой смеси () будет равна температуре газов до перемешивания. После смешения каждый газ распространится во всем объеме смеси , и давления газов 1 и 2 уменьшится до значений парциальных давлений и .
    Очевидно, что в нашем примере приведенными объемами газов 1 и 2 являются их объемы до смешения  и . Если газовая смесь состоит из  газов и если приведенные объемы компонентов этой смеси обозначить через , ,…, а объем смеси через , то объемные доли этих компонентов будут равны:
    ;             ;             .
    Как будет показано далее, объемные доли компонентов смеси идеальных газов равны их молярным долям, вследствие чего и молярные и объемные доли можно обозначить одной и той же буквой Х:
    ;       ;    …                             (4.10)
    Запишем уравнения Менделеева для одного компонента смеси идеальных газов при давлении  смеси и для всей смеси в целом:
    ;
    .
    Разделив первое уравнение на второе, получим:
    ,                             (4.11)
    т.е. объемные доли компонентов смеси идеальных газов равны их молярным долям.

  4. Morly_Dots Ответить

    7 класс
    Продолжение. Начало см. в № 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7/2006
    Глава 2. Математика в химии
    (окончание)
    § 13. Объемная доля газов в смеси
    В состав воздуха входит несколько различных
    газов: кислород, азот, углекислый газ,
    благородные газы, водяные пары и некоторые
    другие вещества. Содержание каждого из этих
    газов в чистом воздухе строго определенно.
    Для того чтобы выразить состав смеси газов в
    цифрах, т.е. количественно, используют особую
    величину, которую называют объемной долей газов
    в смеси.
    Объемную долю газа в смеси обозначают
    греческой буквой
    – «фи».
    Объемной долей газа в смеси называют
    отношение объема данного газа к общему объему
    смеси:

    Что же показывает объемная доля газа в смеси
    или, как говорят, какой физический смысл этой
    величины? Объемная доля газа показывает, какую
    часть общего объема смеси занимает данный газ.
    Если бы нам удалось разделить 100 л воздуха на
    отдельные газообразные компоненты, мы получили
    бы около 78 л азота, 21 л кислорода, 30 мл углекислого
    газа, в оставшемся объеме содержались бы так
    называемые благородные газы (главным образом
    аргон) и некоторые другие (рис. 62).

    Рис. 62.
    Состав атмосферного воздуха
    Рассчитаем объемные доли этих газов в
    воздухе:


    Нетрудно заметить, что сумма объемных долей
    всех газов в смеси всегда равна 1, или 100%:
    (азота) +
    (кисл.) + (угл. газа) + (др. газов) = 78% + 21% + 0,03% + 0,97% = 100%.
    Тот воздух, который мы выдыхаем, гораздо беднее
    кислородом (его объемная доля снижается до 16%),
    зато содержание углекислого газа возрастает до
    4%. Такой воздух для дыхания уже непригоден. Вот
    почему помещение, в котором находится много
    людей, надо регулярно проветривать.
    В химии на производстве чаще приходится
    сталкиваться с обратной задачей: определять
    объем газа в смеси по известной объемной доле.
    Пример. Вычислите объем кислорода,
    содержащегося в 500 л воздуха.
    Из определения объемной доли газа в смеси
    выразим объем кислорода:
    V(кисл.) = V(возд.)•(кисл.).
    Подставим в уравнение числа и рассчитаем объем
    кислорода:
    V(кисл.) = 500 (л)•0,21 = 105 л.
    Кстати, для приближенных расчетов объемную
    долю кислорода в воздухе можно принять равной 0,2,
    или 20%.
    При расчете объемных долей газов в смеси можно
    воспользоваться маленькой хитростью. Зная, что
    сумма объемных долей равна 100%, для «последнего»
    газа в смеси эту величину можно рассчитать
    по-другому.
    Задача. Анализ атмосферы Венеры
    показал, что в 50 мл венерианского «воздуха»
    содержится 48,5 мл углекислого газа и 1,5 мл азота.
    Рассчитайте объемные доли газов в атмосфере
    планеты.
    Дано:
    V(смеси) = 50 мл,
    V(угл. газа) = 48,5 мл,
    V(азота) = 1,5 мл.
    Найти:
    (угл. газа),
    (азота).
    Решение
    Рассчитаем объемную долю углекислого газа в
    смеси. По определению:

    Вычислим объемную долю азота в смеси, зная, что
    сумма объемных долей газов в смеси равна 100%:
    (угл.
    газа) + (азота) = 100%,
    (азота) =
    100% – (угл. газа) =
    100% – 97% = 3%.
    Ответ. (угл.
    газа) = 97%, (азота) =
    3%.
    С помощью какой величины измеряют содержание
    компонентов в смесях другого типа, например в
    растворах? Понятно, что в этом случае
    пользоваться объемной долей неудобно. На помощь
    приходит новая величина, о которой вы узнаете на
    следующем уроке.
    1.
    Что такое объемная доля компонента в газовой
    смеси?
    2. Объемная доля аргона в воздухе 0,9%. Какой
    объем воздуха необходим для получения 5 л аргона?
    3. При разделении воздуха было получено 224 л
    азота. Какие объемы кислорода и углекислого газа
    были получены при этом?
    4.
    Объемная доля метана в природном газе составляет
    92%. Какой объем этой газовой смеси будет
    содержать 4,6 мл метана?
    5. Смешали 6 л кислорода и 2 л углекислого
    газа. Найдите объемную долю каждого газа в
    полученной смеси.
    § 14. Массовая доля вещества в растворе
    – Сколько ложечек сахара ты кладешь в чай?
    – Дома – две, в гостях – восемь.
    Шутка известная, но давайте посмотрим на нее
    глазами химика. Вряд ли вам понравится такой «чай
    в гостях». Уж очень сладкий он будет из-за
    неумеренного содержания сахара! Содержание
    растворенного вещества в растворе химики
    называют концентрацией.
    Концентрацию вещества можно выражать
    различными способами. Кстати, число ложечек на
    чашку воды – способ вполне приемлемый, но только
    для кухни. Трудно представить себе химика,
    приготавливающего раствор таким образом.
    Один из самых распространенных способов
    выражения концентрации раствора – через
    массовую долю растворенного вещества.
    Массовой долей вещества в растворе называют
    отношение массы растворенного вещества к массе
    раствора:

    Не правда ли, очень похоже на объемную долю? Так
    оно и есть, ведь любая доля, как вы уже знаете, –
    это отношение какой-то части к целому. Как и
    массовая доля элемента в сложном веществе,
    массовая доля вещества в растворе обозначается
    греческой буквой
    («омега») и может принимать значения от 0 до 1 (или
    от 0 до 100%). Она показывает, какая часть массы
    раствора приходится на растворенное вещество. И
    еще: массовая доля вещества в процентах численно
    равна массе растворенного вещества в 100 г
    раствора. К примеру, в 100 г 3%-го раствора уксуса
    содержится 3 г чистой уксусной кислоты.
    Самые простые растворы состоят из двух
    компонентов. Один из компонентов раствора –
    растворитель. Для нас более привычны жидкие
    растворы, значит, растворитель в них – жидкое
    вещество. Чаще всего – вода.
    Другой компонент раствора – растворенное
    вещество. Им может быть и газ, и жидкое, и твердое
    вещество.
    Масса раствора складывается из массы
    растворителя и массы растворенного вещества, т.
    е. верно выражение:
    m(раствора) = m(растворителя) + m(растворенного
    вещества).
    Предположим, массовая доля растворенного
    вещества равна 0,1, или 10%. Значит, оставшиеся 0,9,
    или 90%, – это массовая доля растворителя.
    Массовая доля растворенного вещества широко
    используется не только в химии, но и в медицине,
    биологии, физике, да и в повседневной жизни. В
    качестве иллюстрации к сказанному рассмотрим
    решение некоторых задач прикладного характера.
    Задача 1. Перед посадкой семена
    томатов дезинфицируют (протравливают) 1%-м
    раствором марганцовки. Какую массу такого
    раствора можно приготовить из 0,25 г марганцовки?
    Дано:
    (марганцовки) =
    0,01 г,
    m(марганцовки) = 0,25 г.
    Найти:
    m(раствора).
    Решение
    Зная массу растворенного вещества и его
    массовую долю в растворе, можно вычислить массу
    раствора:

    Ответ. m(раствора) = 25 г.
    Задача 2. В медицине широко применяют
    так называемые физиологические растворы, в
    частности раствор поваренной соли с массовой
    долей соли 0,9%. Рассчитайте массы соли и воды,
    необходимые для приготовления 1500 г
    физиологического раствора.
    Дано:
    (соли) = 0,009,
    m(раствора) = 1500 г.
    Найти:
    m(соли),
    m(воды).
    Решение
    Вычислим массу соли, необходимой для
    приготовления 1500 г физиологического раствора:
    m(соли) = m(раствора)•(соли) = 1500 (г)•0,009 = 13,5 г.
    Определим массу воды, необходимой для
    приготовления раствора:
    m(воды) = m(раствора) – m(соли) =
    1500 – 13,5 = 1486,5 г.
    Ответ. m(соли) = 13,5 г, m(воды) = 1486,5 г.
    Отличаются ли свойства растворов от свойств
    компонентов, образующих эти гомогенные смеси?
    С помощью домашнего эксперимента (задание 9 к
    этому параграфу) вам будет нетрудно убедиться в
    том, что раствор замерзает при более низкой
    температуре, чем чистый растворитель. Например,
    морская вода начинает замерзать при температуре
    –1,9 °С, в то время как чистая вода
    кристаллизуется при 0 °С.

    1.
    Что такое массовая доля растворенного вещества?
    Сравните понятия «объемная доля» и «массовая
    доля» компонентов смеси.
    2. Массовая доля йода в аптечной йодной
    настойке составляет 5%. Какую массу йода и спирта
    нужно взять, чтобы приготовить 200 г настойки?
    3. В 150 г воды растворили 25 г поваренной соли.
    Определите массовую долю соли в полученном
    растворе.
    4. В 200 г столового уксуса содержится 6 г
    уксусной кислоты. Определите массовую долю
    кислоты в столовом уксусе.
    5.
    Найдите массу воды и лимонной кислоты,
    необходимую для приготовления 50 г 5%-го раствора.
    6. Из 240 г 3%-го раствора питьевой соды
    выпарили 80 г воды. Найдите массовую долю соды в
    полученном растворе.
    7. К 150 г 20%-го раствора сахара добавили 30 г
    сахара. Найдите массовую долю вещества в
    полученном растворе.
    8. Смешали два раствора серной кислоты: 80 г
    40%-го и 160 г 10%-го. Найдите массовую долю кислоты в
    полученном растворе.
    9.
    Пять чайных ложек поваренной соли (с горкой)
    растворите в 450 г (450 мл) воды. Учитывая, что масса
    соли в каждой ложке примерно 10 г, рассчитайте
    массовую долю соли в растворе. В две одинаковые
    пластиковые бутылки объемом 0,5 л налейте
    полученный раствор и водопроводную воду.
    Поместите бутылки в морозильную камеру
    холодильника. Загляните в холодильник примерно
    через час. Какая жидкость начнет замерзать
    раньше? В какой бутылке содержимое раньше
    превратится в лед? Сделайте вывод.

    ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3.
    Приготовление раствора с заданной массовой
    долей
    растворенного вещества

    Цель данной работы состоит в приготовлении
    раствора с заданной массовой долей путем
    растворения рассчитанной массы твердого
    вещества в определенном объеме воды.
    Рассчитайте массу твердого вещества,
    необходимого для приготовления раствора в
    соответствии с вашим вариантом задания (табл. 3).
    На весах отмерьте рассчитанную массу твердого
    вещества и перенесите его в химический стакан.
    Таблица 3

    Варианты задания к практической
    работе № 3

  5. qasd Ответить

    Урок 16
    7 класс

    2. Блиц опрос:

    Что такое смесь? Приведите примеры
    бытовых, кулинарных и хозяйственных
    смесей. Назовите компоненты смесей
    Какие смеси называют гомогенными?
    Приведите примеры
    Какие смеси называют гетерогенными?
    Приведите примеры.

    3. Используя диаграмму, заполните таблицу

    Состав воздуха
    Компоненты
    воздуха
    Объемная доля

    4. Состав воздуха

    Углекислый газ
    0,032%
    Благородные газы
    0,93% (Ar)
    Кислород
    20,95%
    Азот 78,09%

    5. Объемная доля

    φ
    Объемная доля
    – буква греческого алфавита
    «фи»
    Объемная доля – это отношение
    объема газообразного вещества к
    газовой смеси
    φ=V
    (в-во)
    /V
    (смесь)

    6. Задача. Сосуд заполнили 25 мл кислорода (O2) и 125 мл азота (N2). Вычислите объемные доли кислорода и азота в этой смеси

    Задача. Сосуд заполнили 25 мл кислорода (O ) и 125 мл азота
    2
    (N2). Вычислите объемные доли кислорода и азота в этой смеси
    Дано
    V(O2)= 25 мл
    V(N2)= 125 мл
    φ(O2)=?
    φ(N2)=?
    Решение
    1.
    Определим объем смеси
    V(смеси) = V(O2) + V(N2)= 25 + 125 =
    150 мл
    2.
    Определим объемную долю кислорода
    φ(O2) = V(O2) / V(смеси) =
    = 25 : 150 = 0,167 (16,7%)
    3.
    Определим объемную долю азота
    φ(N2) = V(N2) / V(смеси) =
    = 125 : 150 = 0,833 (83,3%)
    Ответ: Объемная доля кислорода в смеси
    16,7%; объемная доля азота – 83,3%

    7. Примеры решения задач

    Задача 2 . Человек начинает ощущать едкий запах
    сернистого газа (SO2), если в 1000л. Воздуха содержится 3,0
    мг этого вещества. При вдыхании воздуха с таким
    содержанием вредного газа у человека начинается ларингит
    – воспаление слизистой оболочки гортани.Расситайте
    объемную долю сернистого газа в воздухе ( плотность
    сернистого газа равна 2,86 г/л)

    8.

    Дано
    V(возд.)=1000л
    m (SO2) = 3,0 мг
    (SO2)=2,86 г/л
    φ(SO2)=?
    Решение
    1.
    Определим объем сернистого газа
    V(SO2) = m (SO2) / (SO2) =
    0,003: 2,86 = 0,001049 л
    2.
    Определим объемную долю
    φ(SO2) = V(SO2) / V(возд.) =
    = 0,001049: 1000 =
    0,000001049 =
    = 1,049 * 10 -5
    ( 1,049 * 10 –3 % = 0,001049%)
    Ответ: Объемная доля сернистого
    газа в воздухе 0,001049%

    9. Реши задачи

    У взрослого человека при спокойном дыхании
    за один вдох в легкие поступает около 500мл
    воздуха (дыхательный объем). Рассчитайте
    объемы газов, вдыхаемые взрослым человеком
    за один вдох. Рассчитайте объемы газов в
    выдыхаемом воздухе, если объемные доли
    компонентов равны:
    Кислород (О2) – 16%
    Углекислый газ (СО2) – 4%
    Азот (N2) – 78%

    10.

    Сосуд заполнили 20 мл кислорода (О2),
    25 мл водорода (Н2) и 100мл
    хлороводорода (HCl). Вычислите
    объемные доли газов в этой смеси
    Склько литров кислорода можно
    получить из 1м3 воздуха.

    11. Задание

    На альбомном листе ( А4) составьте
    круговые диаграммы, показывающие
    состав вдыхаемого и выдыхаемого
    воздуха

    12. Последствия недостатка кислорода в воздухе

    Объемная доля
    кислорода в воздухе,
    %
    Более 18
    12 – 16
    9 – 12
    Менее 9
    симптомы
    Граница безопасного уровня
    Учащение пульса и дыхания,
    головная боль, рассеянное
    внимание
    Ухудшение мыслительных
    способностей, тошнота,
    повышенная температура тела
    Галлюцинации, потеря
    сознания

    13. Знаете ли вы чем дышит водолаз?

    Водолазы дышат кислородно-гелевой смесью Для того, чтобы это
    понять, нужно знать некоторые свойства этих веществ.
    Каждая клеточка нашего организма нуждается в постоянном притоке
    кислорода. Если содержание кислорода во вдыхаемом воздухе при нормальном
    давлении меньше 18%, то наступает кислородное голодание, приводящее к
    внезапной потере сознания. Если дышать чистым кислородом то через 2-3 суток у
    здорового человека наступает отек легких. При повышенном давлении это явление
    наступает намного раньше: через два часа на глубине всего лишь 10-15м при
    дыхании чистым кислородом могут наступить судороги. Поэтому на глубине 100м во
    вдыхаемой смеси допускается не более 2-6% кислорода. Весь остальной объем смеси
    занимает газ-разбавитель. В земной атмосфере таким газом служит азот. При
    нормальном давлении он инертен к нашему организму. При повышенном давлении
    (погружение водолаза на глубину 40-60м) азот вызывает у человека «азотный
    наркоз», сопровождающийся беспорядочными телодвижениями, в последующем –
    потерей сознания.
    Хорошим разбавителем оказался инертный газ – гелий. Гелий безвреден для человека и
    при большом давление вызывает наркотических явлений. Но у гелия есть недостатки:
    Сжатый гелий делает человеческую речь неразборчивой, похожей на утиное кряканье,
    также из-за высокой теплопроводности при резких движениях водолазов под водой
    может вызвать переохлаждение тела

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *