Объемные доли газов в смеси. Нахождение молярного объема газов. Законы идеальных газов. Объемная доля. Старт в химию

Объемная доля газов в смеси

1. Ознакомьтесь, запишите определение и формулу для нахождения объемной доли газа:

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.

2. Рассмотрите примеры задач

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),

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.

3. Выполните домашнее задание:

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.

Равная отношению объёма какого-то вещества в смеси к сумме объёмов компонентов до смешивания .

Обычно обозначается греческой буквой ϕ {\displaystyle {\ce {\phi}}} .

Понятие применяется, в основном, к газам и жидкостям. В случае газов применение объемной доли удобно тем, что объёмная доля газа в смеси химически невзаимодействующих газов равна его молярной доле в этой же смеси, что достаточно точно выполняется при не слишком больших давлениях и температурах.

Определение

Объёмная доля определяется по формуле:

ϕ B = V B ∑ V i , {\displaystyle \phi _{\mathrm {B} }={\frac {V_{\mathrm {B} }}{\sum V_{i}}},}

При смешивании некоторых жидкостей их суммарный объём может изменяться относительно суммы объёмов компонентов, в связи с чем не всегда корректно заменять сумму объёмов компонентов на объём раствора (смеси), например, в смесях этанола с водой.

Объёмная концентрация

Иногда используется обычно близкая по величине схожая величина, называемая объёмной концентрацией σ B {\displaystyle \sigma _{\mathrm {B} }} :

σ B = V B V , {\displaystyle \sigma _{\mathrm {B} }={\frac {V_{\mathrm {B} }}{V}},}

Иногда эту величину также называют объёмной долей, поэтому рекомендуется указывать определения используемых величин для избежания разночтений. Например, в ГОСТ «Продукция алкогольная и сырьё для её производства. Метод определения объемной доли этилового спирта» под объёмной долей понимается величина, в данной статье называемая объёмной концентрацией.

Единицы измерения и обозначения

Как объёмная доля, так и объёмная концентрация, являются безразмерными величинами . Для удобства их часто выражают в процентах , иногда также используют

Смысл величины

Объёмная доля вычисляется по формуле:

V 1 - объём растворённого вещества в единицах объёма;
V - общий объём раствора в тех же единицах.

Объёмная доля в химии

В химии величина используется в основном для газов, потому что объемная доля газовой смеси при н.у. равна его молярной концентрации.
Принято выражать объёмную долю в процентах.

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Объёмная доля" в других словарях:

объёмная доля - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN volume fraction …

Безразмерная физ. величина, характеризующая состав смеси и равная отношению объёма компонента смеси, приведённого к физ. условиям смеси, к объёму смеси. О. д. выражается в долях единицы, например в сотых (проценты), тысячных (промилле),… …

объёмная доля нефти в продукции скважины в данный момент времени - — Тематики нефтегазовая промышленность EN oil holdup … Справочник технического переводчика

пористость объёмная - Доля пустот в объёме мембраны. [РХТУ им. Д.И. Менделеева, кафедра мембранной технологии] Тематики мембранные технологии … Справочник технического переводчика

1) рус. ед. массы, применявшаяся до введения метрической системы мер. 1 Д. равна 1/96 золотника, или 44,434 9 мг. Д. применялась и в качестве ед. веса (1 Д.= 44,4349 мгс = = 0,435 758 мН). 2) Часть целого, например массовая доля, молярная доля,… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Миллиардная доля единица измерения концентрации, и других относительных величин, миллиардная доля аналогична по смыслу проценту или промилле. Обозначается сокращением млрд−1 или ppb (англ. Parts per billion, читается «пи пи би»,… … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Ppm. Миллионная доля, пропромилле, (ppm) аббревиатура обозначает миллионную долю каких либо относительных величин (1 10−6 от базового показателя). Аналогична по смыслу проценту или промилле … Википедия

Концентрация величина, характеризующая количественный состав раствора. Согласно правилам ИЮПАК, концентрацией растворённого вещества (не раствора) называют отношение количества растворённого вещества или его массы к объёму раствора (моль/л … Википедия

Часть I

1. Для жидких и твёрдых смесей массовая доля компонента (w) рассчитывается по формуле:

2. Объёмная доля компонента газообразной смеси (φ) рассчитывается по формуле:

3. Используя материал пунктов 1 и 2, выведите формулы для расчётов:

4. Для расчёта m раствора, если известны его плотность и объём, используют формулу, известную из курса физики: m(р-ра)=V*P

Часть II

1. В 40 г дистиллированной воды растворили 2 г хлорида натрия. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.

2. В 2 л раствора серной кислоты содержится 456 г H2SO4. Рассчитайте массовую долю растворённого вещества, учитывая, что плотность раствора равна 1,14 г/мл.

3. Сколько воды и соли нужно взять, чтобы приготовить 250 г 10%-го раствора нитрата натрия?

5. Какова массовая доля сахара в растворе, полученном при упаривании 200 г 20%-го раствора до 70 г? Ответ округлить до десятых.

6. Смешали 120 г 40%-го и 280 г 10%-го раствора азотной кислоты. Определите массовую долю азотной кислоты в полученном растворе.

7. Сколько хлороводорода нужно растворить в 1 м3 воды, чтобы получить 20%-й раствор? Вычислите массу и объём (н. у.) хлороводорода.

8. В воздухе содержится 21% кислорода и 78% азота по объёму. Рассчитайте объём кислорода и азота в 250 м3 воздуха. Определите для каждого газа количество вещества и массу.