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:

\[V = 0,3 \ л/мин \cdot 30 \ мин = 9 \ л\]

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:

\[V_{раствора} = 5 \ мл = 0,005 \ л\]

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:

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

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

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

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.