§ 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:

$m(смеси) = 1\,кг;$

$m(\mathrm{O})=230\,г\,=0.23\,кг.$

Найти:

$\omega(N)\,-\,?$

Решение:

Вычислим массу азота в воздухе:

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

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

Вычислим массовую долю азота:

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

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:

$\mathrm{V(H_2)} = 120\,дм^3;$

$\mathrm{V(N_2)} = 240\,дм^3.$

Найти:

$\varphi(H_2)\,-\,?$

$\varphi(N_2)\,-\,?$

Решение:

Вычислим общий объём смеси:

$\mathrm{V(смеси)=V(H_2)+V(N_2)};$

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

Вычислим объёмные газов в смеси:

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

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

$\mathrm{\varphi(H_2) = \dfrac{120\,дм^3}{360\,дм^3} = 0.333\, или\, 33.3\,\%;}$

$\mathrm{\varphi(N_2) = \dfrac{240\,дм^3}{360\,дм^3} = 0.6666\, или\, 66.7\,\%.}$

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.