Каковы объемные и массовые доли (%) оксида серы (IV) и водорода в газовой смеси, имеющей плотность, равную 2 по азоту?

Для решения данной задачи нам необходимо знать две вещи: плотность газовой смеси и молярные массы соответствующих веществ.

Начнем с расчета молярных масс. Молярная масса оксида серы (IV) или SO2 равна сумме атомных масс серы и кислорода: \( M(SO_2) = M(S) + 2 \cdot M(O) \).

M(S) - атомная масса серы, равна приблизительно 32 г/моль, а M(O) - атомная масса кислорода, равна приблизительно 16 г/моль. Подставим значения и рассчитаем молярную массу SO2:

\( M(SO_2) = 32 + 2 \cdot 16 = 64 \) г/моль.

Теперь рассчитаем молярную массу водорода. Атомная масса водорода, H, равна приблизительно 1 г/моль. Следовательно, M(H2) = 2 г/моль, так как водород представлен в виде молекул H2.

Теперь перейдем к расчету объемных и массовых долей. Объемная доля газа определяется отношением объема данного газа к общему объему смеси, а массовая доля определяется отношением массы данного вещества к общей массе смеси.

Плотность газовой смеси равна 2 по азоту. Значит, мы знаем ее относительно массовую величину, так как плотность связана с массой и объемом.

Перед расчетом объемных и массовых долей, необходимо определить молярные объемы каждого газа для сравнения. В данном случае мы можем использовать простое соотношение, так как мольный объем идеального газа одинаков для всех газов при одинаковых условиях:

\( V = n \cdot V_0 \), где
V - общий объем смеси,
n - количество молей соответствующего газа,
V_0 - молярный объем идеального газа при стандартных условиях (обычно принимается 22.4 л/моль).

Обозначим количество молей SO2 как n(SO2) и количество молей H2 как n(H2). Далее, объемное отношение газов можно записать как:

\( \frac{V(SO_2)}{V(H_2)} = \frac{n(SO_2) \cdot V_0}{n(H_2) \cdot V_0} = \frac{n(SO_2)}{n(H_2)}. \)

Таким образом, объемное отношение газов равно их молярному отношению, что означает, что объемные доли газов в смеси равны их молярным долям.

Теперь рассчитаем массовые доли. Используем следующее соотношение между массой и количеством молей:

\( m = M \cdot n \), где
m - масса вещества,
M - молярная масса соответствующего вещества,
n - количество молей данного вещества.

Массы газов связаны с количеством молей и их молярными массами соответствующим образом:

\( \frac{m(SO_2)}{m(H_2)} = \frac{n(SO_2) \cdot M(SO_2)}{n(H_2) \cdot M(H_2)}. \)

Тогда массовое отношение газов равно их молярным отношениям.

Теперь, зная, что молярные доли равны объемным и массовым долям, и что объемные и массовые доли равны молярным долям, мы можем рассчитать объемные и массовые доли газов в смеси.

Предоставлю пошаговое решение, чтобы ответ был более понятным:

Шаг 1: Расчет молярной массы SO2 и H2
\( M(SO_2) = 32 + 2 \cdot 16 = 64 \) г/моль
\( M(H_2) = 2 \) г/моль

Шаг 2: Расчет объемных и массовых долей
Обозначим объемные и массовые доли SO2 и H2 соответственно как x(SO2), x(H2) и m(SO2), m(H2).

Так как объемные доли равны молярным долям, получаем:
\( \frac{x(SO_2)}{x(H_2)} = \frac{n(SO_2)}{n(H_2)} \)

А также, так как массовые доли равны молярным долям, получаем:
\( \frac{m(SO_2)}{m(H_2)} = \frac{n(SO_2) \cdot M(SO_2)}{n(H_2) \cdot M(H_2)} \)

Шаг 3: Расчет количества молей SO2 и H2
Заметим, что SO2 и H2 являются основными компонентами газовой смеси. Поэтому количество молей SO2 и H2 можно записать как a молей и b молей соответственно. Тогда a + b - общее количество молей в смеси.

Шаг 4: Расчет объемных и массовых долей
Расчет объемных долей:
\( x(SO2) = \frac{a}{a + b} \cdot 100\% \)
\( x(H2) = \frac{b}{a + b} \cdot 100\% \)

Расчет массовых долей:
\( m(SO2) = \frac{a \cdot M(SO2)}{a \cdot M(SO2) + b \cdot M(H2)} \cdot 100\% \)
\( m(H2) = \frac{b \cdot M(H2)}{a \cdot M(SO2) + b \cdot M(H2)} \cdot 100\% \)

Таким образом, чтобы вычислить объемные и массовые доли оксида серы (IV) и водорода в газовой смеси, нужно решить систему уравнений для заданных условий плотности и знания молярных масс веществ. Это позволит нам определить количество молей каждого вещества и, затем, рассчитать объемные и массовые доли с использованием соотношений между количеством молей и объемно-массовыми долями.

Пожалуйста, уточните условия задачи, если требуется конкретное значение плотности газовой смеси или другие параметры для точного решения задачи.