§ 13. Воздух как смесь газов

1. Приведите химические формулы пяти газообразных при обычных условиях веществ.

N2, H2, O2, O3, Cl2, F

2. Какие из указанных газов легче воздуха: углекислый газ, азот, кислород, озон, метан, угарный газ, аммиак?

Азот, метан, угарный газ, аммиак.

3. Какие газы содержатся в воздухе, кроме азота и кислорода?

В воздухе, кроме азота и кислорода, содержатся аргон, углекислый газ, озон и некоторые другие газы.

4. Какие из указанных газов легче воздуха: углекислый газ, азот, кислород, озон, метан, угарный газ, аммиак?

Газы, которые легче воздуха: азот (N2), аммиак (NH3), угарный газ (CO), метан (CH4).

5. Какие методы собирания небольших количеств газов в лаборатории вы знаете? В чем различие этих методов?

Метод вытеснения воды применяют для собирания только малорастворимых в воде газов (кислород, азот, водород). Метод вытеснения воздуха применяют для собирания как растворимых, так и малорастворимых газов.

6. Укажите, с помощью какого метода собирания газов в лабораторных условиях можно заполнить колбу каждым из указанных газов: кислород, азот, аммиак, углекислый газ.

Кислород и азот можно собрать методом вытеснения воды. Аммиак и углекислый газ можно собрать методом вытеснения воды.

7. В 1.00 кг воздуха содержится примерно 230 г кислорода. Приняв, что воздух состоит только из азота и кислорода, рассчитайте массовую долю азота в воздухе.

Дано:

m(смеси)=1кг;m(смеси) = 1\,кг;

m(O)=230г=0.23кг.m(\mathrm{O})=230\,г\,=0.23\,кг.

Найти:

ω(N)?\omega(N)\,-\,?

Решение:

Вычислим массу азота в воздухе:

m(N)=m(смеси)m(O);m(\mathrm{N})=m(смеси)-m(\mathrm{O});

m(N)=1кг0.23кг=0.77кг.m(\mathrm{N})=1\, кг - 0.23\, кг = 0.77\,кг.

Вычислим массовую долю азота:

ω(N)=m(N)m(смеси)100%=77%.\omega(\mathrm{N})=\dfrac{m(\mathrm{N})}{m(смеси)}·100\,\%=77\,\%.

Ответ: 77 %.

8. В газовой смеси содержится водород H2 объемом 120 дм3 и азот N2 объемом 240 дм3 . Рассчитайте объемные доли водорода и азота в смеси.

Дано:

V(H2)=120дм3;\mathrm{V(H_2)} = 120\,дм^3;

V(N2)=240дм3.\mathrm{V(N_2)} = 240\,дм^3.

Найти:

φ(H2)?\varphi(H_2)\,-\,?

φ(N2)?\varphi(N_2)\,-\,?

Решение:

Вычислим общий объём смеси:

V(смеси)=V(H2)+V(N2);\mathrm{V(смеси)=V(H_2)+V(N_2)};

V(смеси)=120дм3+240дм3=360дм3.;\mathrm{V(смеси)=120\,дм^3 + 240\,дм^3=360\,дм^3.};

Вычислим объёмные газов в смеси:

φ(H2)=V(H2)V(смеси);\mathrm{\varphi(H_2) = \dfrac{V(H_2)}{V(смеси)};}

φ(N2)=V(N2)V(смеси);\mathrm{\varphi(N_2) = \dfrac{V(N_2)}{V(смеси)};}

φ(H2)=120дм3360дм3=0.333или33.3%;\mathrm{\varphi(H_2) = \dfrac{120\,дм^3}{360\,дм^3} = 0.333\, или\, 33.3\,\%;}

φ(N2)=240дм3360дм3=0.6666или66.7%.\mathrm{\varphi(N_2) = \dfrac{240\,дм^3}{360\,дм^3} = 0.6666\, или\, 66.7\,\%.}

Ответ: H2 — 33,3 %; N2 — 66,7 %.

9. Объемная доля кислорода в воздухе равна 21 %. Рассчитайте объем кислорода, который содержится в комнате размером 4 м × 4 м × 3 м.