Какова объемная доля метана в смеси, состоящей из равных масс метана и хлороводорода?

Турандот

55

Для решения этой задачи нам необходимо знать соотношение молекулярных масс метана (СН4) и хлороводорода (HCl).
Молекулярная масса метана (СН4) равна 16 г/моль, а молекулярная масса хлороводорода (HCl) равна 36,5 г/моль.

По условию, смесь состоит из равных масс метана и хлороводорода. Предположим, что мы имеем 1 кг (или 1000 г) смеси. Тогда в этой смеси будет содержаться по 500 г метана и 500 г хлороводорода.

Для расчета объемной доли метана мы сначала должны вычислить количество вещества метана и хлороводорода в смеси.

Количество вещества (в молях) можно вычислить, разделив массу компонента на его молекулярную массу.

Количество вещества метана (nCH4) в данном случае будет равно:

\[n_{CH4} = \frac{m_{CH4}}{M_{CH4}} = \frac{500\ г}{16\ г/моль} \approx 31,25\ моль\]

Аналогично, количество вещества хлороводорода (nHCl) будет равно:

\[n_{HCl} = \frac{m_{HCl}}{M_{HCl}} = \frac{500\ г}{36,5\ г/моль} \approx 13,70\ моль\]

Объемная доля метана (VCH4) может быть определена следующим образом:

\[V_{CH4} = \frac{n_{CH4}}{n_{CH4} + n_{HCl}} \times 100\%\]

Подставляя значения, получаем:

\[V_{CH4} = \frac{31,25\ моль}{31,25\ моль + 13,70\ моль} \times 100\% \approx 69,5\%\]

Таким образом, объемная доля метана в смеси, состоящей из равных масс метана и хлороводорода, составит около 69,5%.