Как найти объемную долю азота в воздухе

Воздух, состав воздуха и его свойства

Земная атмосфера, образовавшаяся в ходе длительной геобиохимической эволюции, — это та часть природной среды, которой человек (и почти все живые аэробные организмы) больше всего пользуется. В сутки человеку необходимо не менее 12 кг воздуха (в 8 раз больше, чем воды, и в 12 раз больше, чем пищи).

Воздух — один из самых нужных компонентов для жизни человека (недаром о чём-то жизненно важном говорят «необходим как воздух»), ведь если без пищи человек может прожить 30 дней, без воды — 10 дней, то без воздуха — лишь считанные минуты.

Вопрос о составе воздуха был объектом исследований в течение многих веков. Лишь в конце XVIII века учёные-естествоиспытатели Дж. Пристли, А. Лавуазье и К. Шееле установили, что воздух — это смесь газов, из которых наиболее важными являются кислород и азот.

Проведём эксперимент. 

В миску наливаем воду и опускаем в неё плавающую свечу. Зажигаем её и накрываем стаканом. Что мы наблюдаем?

Вода поднялась в стакане на ¹/₅ объёма: так как при горении свечи расходуется только кислород, он составляет ¹/₅ часть или 21 % воздуха.

В конце XIX века учёным удалось выяснить состав воздуха. Кроме азота и кислорода, в состав воздуха входят благородные (инертные) газы.

Кроме того, в воздухе содержатся углекислый газ — оксид углерода (IV) и водяные пары, процентное содержание которых зависит от местных условий (например, морской воздух очень влажный).

Такой примерный состав воздуха над незагрязнённой территорией. 

В большинстве же городов мира воздух загрязнён. То, чем он засорён, на ладони не ощутить, глазом не увидеть, но ежегодно на головы жителей городов падает до 100 кг загрязняющих веществ.

Виды загрязнения воздуха и меры по его охране

Что же делается для защиты окружающей среды?

• Высокие трубы обезвреживают газы
• Фильтры-поглотители в трубах
• Очистные сооружения
• Автомобили с фильтрами, диагностика которых проводится при прохождении техосмотра на СТО
• Безотходное производство
• Экологически чистое топливо

Объёмная доля газа в смеси

Учёные получили точный состав газа не только экспериментальным путём.  Определив состав воздуха, в научных кругах пришли к выводу, что он является многокомпонентной смесью. 

Чтобы установить точный количественный состав газовой смеси, необходимо рассчитать объёмную долю каждого компонента, которая обозначается греческой буквой φ («фи»).

Объёмную долю каждого компонента смеси находят по формуле:

φ %=v газаv газ. смеси·100 %

Где:

φ (газа) — объёмная доля газа в смеси, 

v (газа) — объём газа (л, мл, м³), 

v (газ. смеси) — объём смеси (л, мл, м³).

Объёмная доля каждого компонента газовой смеси показывает, какую часть общего объёма смеси он занимает. Знание объёмной доли компонента газовой смеси позволяет решать несложные задачи.

Дано:

v (смеси) = 150 мл

v (угл. газа) = 128,5 мл

v (азота) = 21,5 мл

Найти:

φ (угл. газа)

φ (азота)

Решение

1. Запишем формулу объёмной доли:

φ %=v (газа) v (газ. смеси)⋅100 %

2. Рассчитаем объемную долю углекислого газа в смеси:

φ угл. газа=128,5 мл150 мл ⋅100 %=85,67 %

3. Рассчитаем объемную долю азота в смеси:

φ азота=21,5 мл150 мл⋅100 %=14,33 %

Ответ: φ (угл. газа)=85,67 %;

              φ (азота)=14,33 %

Упражнение 1

φ кислорода=75 %

φ угл. газа=25 %

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах. 

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте. 

Как быстро и эффективно исправить почерк?  Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью. 

Дано:
V(воздуха)=300 л
V(N2)=50 л
Найти:
φ(N2)=??? (Объемная доля)
Решение:
Т.е. в исходном воздухе уже содержится 78 объемных % азота, то найдем сколько это литров.
V(N2 в исходном воздухе)=300*0,78=234 л.
Отсюда
V(N2 в конечной смеси) = 234 + 50 = 284 л.
V(Общий конечной смеси) = 300 + 50 = 350 л.
φ(N2)=284/350=0,81 или 81%.
Ответ:
Объемная доля азота в полученной смеси — 81%.

1.Находим
количество вещества газовой смеси:                  υ(смеси)= =14/22,4=0,625(моль)                                                                                   
2.Вычисляем среднюю молярную массу смеси:       М(смеси) =  = 25,5:0,625= 40,8(г/моль)

 3.
Находим объемную долю азота в смеси:  Пусть  x—объемная доля
азота в смеси,   φ(N₂)=x,  тогда

(1-x)—объемная
доля  оксида углерода(IV) в
смеси,    φ (CO₂)= 1-x                                                                                                                  
по формуле  М(смеси)= φ(N₂) × М(N₂) + φ (CO₂) × М(CO₂)                   

40,8= x×28 +
(1-x) ×
44     откуда x=0,2
или   x=20%      
φ(N₂)=20%                                                                                                                             
φ (CO₂)=1-0,2=0,8 
или   80%

4.
Определяем мольную долю азота в смеси. По закону Авогадро объемная доля газа
в смеси равна его мольной доле, поэтому  φ(N₂)= χ(N₂)=0,2 
или  20%  

5.
Вычисляем массовую долю азота в смеси, на основе формулы  χ(N₂)= υ(N₂)/ υ(смеси) 
находим
количество вещества азота

υ(N₂) = χ(N₂) × υ(смеси)=0,2×0,625=0,125
(моль), тогда  m(N₂)= υ(N₂) × M(N₂)=
0,125×28=3,5(г)                                                                       
ω(N₂)=  = 3,5/25,5=0,137   или 13,7%

Все эти
действия можно объединить одной формулой   ω(N₂)=  = 0,2 × 0,625 × 28/25,5=0,137

или   
ω(N₂)=  = 0,2 × 28/40,8 = 0,137 или 13,7%

Ответ:
φ(N₂)=20%
;     χ(N₂)=20%  
ω(N₂)=13,7%  

Найди верный ответ на вопрос ✅ «Найдите объем азота в 50 л воздуха. …» по предмету 📙 Химия, а если ответа нет или никто не дал верного ответа, то воспользуйся поиском и попробуй найти ответ среди похожих вопросов.

Искать другие ответы