Какова средняя молярная масса и состав смеси (в % по объему), если образец смеси, состоящей из метана и бутана, имеет

Океан

50

Для начала, нам нужно определить количество вещества каждого компонента смеси. Поскольку мы знаем объем смеси (10 л) и условия нормальных условий (0°С и 1 атм), мы можем использовать идеальный газовый закон, чтобы определить количество вещества каждого компонента.

Для метана (CH4) у нас есть следующая молярная масса:
М(CH4) = 12,01 г/моль (углерод) + 4 ∙ 1,008 г/моль (водород) = 16,04 г/моль

Давайте обозначим количество вещества метана как n1 и количество вещества бутана как n2.

Используя идеальный газовый закон, мы можем записать следующее уравнение для метана:
PV = n1RT
где P - давление, V - объем, R - универсальная газовая постоянная, T - температура

Согласно нормальным условиям (0°С = 273 К и 1 атм), уравнение примет вид:
1 ∙ 10 = n1 ∙ 0,0821 ∙ 273

Это уравнение позволяет нам вычислить количество вещества метана (n1). Вычисляя его, получаем:
n1 = (1 ∙ 10) / (0,0821 ∙ 273) ≈ 4,02 моль

Повторим этот процесс для бутана (C4H10), используя его молярную массу:
М(C4H10) = 4 ∙ 12,01 г/моль (углерод) + 10 ∙ 1,008 г/моль (водород) = 58,12 г/моль

Уравнение для бутана будет аналогичным:
1 ∙ 10 = n2 ∙ 0,0821 ∙ 273

Решая это уравнение, можно определить количество вещества бутана (n2):
n2 = (1 ∙ 10) / (0,0821 ∙ 273) ≈ 4,02 моль

Теперь, когда у нас есть количество вещества каждого компонента, мы можем вычислить их процентное содержание по объему.

Для метана:
x1 = (n1 ∙ М(CH4)) / M(смеси)
x1 = (4,02 ∙ 16,04) / (16,04 + 58,12) ≈ 0,387 или 38,7%

Для бутана:
x2 = (n2 ∙ М(C4H10)) / M(смеси)
x2 = (4,02 ∙ 58,12) / (16,04 + 58,12) ≈ 0,612 или 61,2%

Таким образом, средняя молярная масса смеси будет равна:
M(смеси) = (n1 ∙ М(CH4)) + (n2 ∙ М(C4H10))
M(смеси) = (4,02 ∙ 16,04) + (4,02 ∙ 58,12) ≈ 280,54 г/моль

И состав смеси (в % по объему):
Метан - 38,7%
Бутан - 61,2%