Какова будет объемная доля метана в смеси, если равные массы метана и хлороводорода были смешаны? (С объяснением

Для решения данной задачи, нам необходимо воспользоваться знаниями о молярных соотношениях газов. Молярное соотношение показывает отношение числа молекул различных газов в газовой смеси.

Для начала, давайте рассмотрим химические формулы метана (CH4) и хлороводорода (HCl).

Метан и хлороводород имеют одинаковую молярную массу, так как атомы углерода, водорода и хлора имеют одинаковые относительные атомные массы.

Молярная масса метана (CH4) = 1(масса атома углерода) + 4(масса атомов водорода) = 12 г/моль + 4 г/моль = 16 г/моль.

Молярная масса хлороводорода (HCl) = 1(масса атома водорода) + 1(масса атома хлора) = 1 г/моль + 35,5 г/моль = 36,5 г/моль.

Так как объемная доля газа зависит от его массы, общая масса метана и хлороводорода равна сумме масс обоих газов:

Масса метана = Масса хлороводорода = (Молярная масса метана или хлороводорода) × (количество вещества газа в моль) = 16 г/моль × n газа (где n - количество вещества газа в моль).

Так как мы сказали, что равные массы метана и хлороводорода были смешаны, то общая масса смеси будет равна сумме масс обоих газов:

Масса смеси = Масса метана + Масса хлороводорода = (16 г/моль × n газа) + (36,5 г/моль × n газа).

Теперь мы можем рассчитать объемную долю метана в смеси, используя следующую формулу:

Объемная доля метана = (Масса метана / Масса смеси) × 100%.

Подставляем выражения для массы метана и массы смеси, полученные ранее:

Объемная доля метана = ((16 г/моль × n газа) / ((16 г/моль × n газа) + (36,5 г/моль × n газа))) × 100%.

Дальше, сокращаем общие слагаемые и упрощаем формулу:

Объемная доля метана = (16 г/моль / (16 г/моль + 36,5 г/моль)) × 100%.

Теперь можем произвести вычисления:

Объемная доля метана = (16 г/моль / 52,5 г/моль) × 100%.

Объемная доля метана = 0,3048 × 100% = 30,48%.

Таким образом, объемная доля метана в смеси метана и хлороводорода будет составлять 30,48%.