Какая концентрация диоксида азота в исследуемом воздухе, если воздух протягивается через поглотительный прибор

Для решения данной задачи мы будем использовать уравнение Генри, которое связывает концентрацию вещества в жидкости с его концентрацией в газе. Формула для уравнения Генри выглядит следующим образом:

$$C=k\cdot P$$

Где:
C - концентрация вещества в жидкости (в данном случае, концентрация диоксида азота в поглотительном растворе),
k - коэффициент Генри для данного вещества,
P - парциальное давление вещества в газовой фазе.

Теперь нам нужно найти коэффициент Генри для диоксида азота. Величина коэффициента Генри зависит от температуры и вещества. Для диоксида азота при 20 °C значение коэффициента Генри составляет примерно 3,08 × 10^(-4) моль/л ⋅ атм.

Теперь, имея все необходимые данные, мы можем решить задачу. Сначала найдем объем воздуха, протекающего через поглотительный прибор за 30 минут. Мы знаем, что скорость протекания воздуха составляет 0,3 л/мин. Умножая эту скорость на время, мы получим объем:

$$V=0,3л/мин\cdot 30мин=9л$$

Теперь мы можем вычислить парциальное давление диоксида азота в газовой фазе. Для этого воспользуемся законом Дальтона, который гласит:

$$P=\frac{n\cdot R\cdot T}{V}$$

Где:
P - парциальное давление,
n - количество молекул вещества (выраженное в молях),
R - универсальная газовая постоянная (0,0821 л ⋅ атм/(моль ⋅ К)),
T - температура (в данном случае, 20 °C, что эквивалентно 293 К),
V - объем газа.

Мы знаем, что в поглотительном приборе содержится 5 мл поглотительного раствора. Чтобы найти количество молекул диоксида азота, переведем этот объем в литры:

$$V_{раствора}=5мл=0,005л$$

Теперь, используя полученный объем раствора, мы можем вычислить количество молекул диоксида азота с помощью следующей формулы:

$$n=\frac{m}{M}$$

Где:
m - масса диоксида азота (в данном случае, 1,6 мкг, что эквивалентно 1,6 × 10^(-6) г),
M - молярная масса диоксида азота (46 г/моль).

Подставив все значения в формулу, мы получим:

$$n=\frac{1,6\times {10}^{-6}г}{46г/моль}\approx 3,48\times {10}^{-8}моль$$

Теперь, имея количество молекул диоксида азота, мы можем вычислить парциальное давление:

$$P=\frac{3,48\times {10}^{-8}моль\cdot 0,0821л\cdot атм/(моль\cdot К)\cdot 293К}{9л}\approx 9,58\times {10}^{-8}атм$$

Наконец, используя уравнение Генри, мы можем найти концентрацию диоксида азота в растворе:

$$C=k\cdot P=3,08\times {10}^{-4}моль/л\cdot атм\cdot 9,58\times {10}^{-8}атм\approx 2,95\times {10}^{-11}моль/л$$

Поэтому концентрация диоксида азота в исследуемом воздухе составляет около 2,95 × 10^(-11) моль/л.