Формула воздуха
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Воздух - это естественная смесь газов (главным образом азота и кислорода), которая образует атмосферу земли.
Газовый состав воздуха
От уровня моря до высоты около 11 000 м (слой тропосферы) газовый состав воздуха остается практически неизменным и выглядит следующим образом:
\(\
\begin{array}{|c|c|c|c|}
\hline
Вещество& Формула&Объемная\,доля&Массовая\,доля\\ \hline
Азот&\mathrm{N}_{2}&78,08&75,5\\ \hline
Кислород&\mathrm{O}_{2}&20,95&23,1\\ \hline
Аргон&\text { Ar }&0,93&1,29\\ \hline
Углекислый\, газ&\mathrm{CO}_{2}&0,034&0,046\\ \hline
Неон&\text { Ne }&0,0018&0,0014\\ \hline
Гелий&\text { He }&0,000524&0,000073\\ \hline
Метан&\mathrm{CH}_{4}&0,0002&0,000084\\ \hline
Криптон&\mathrm{Kr}&0,0001&0,003\\ \hline
Водород&\mathrm{H}_{2}&0,00005&0,00008\\ \hline
Ксенон&\text { Xe }&0,000008&0,00004\\ \hline
\end{array}
\)
Средняя молярная масса воздуха: 29,16 г / моль
Воздух в тропосфере почти всегда содержит несколько водяных паров. Влажность воздуха зависит от его температуры и высоты над уровнем моря.
Состав воздуха может незначительно варьироваться в зависимости от географического положения, времени года, времени суток. В крупных городах, как правило, высокий уровень углекислого газа. В горах наблюдается более низкое содержание кислорода из-за того, что кислород тяжелее азота, поэтому его плотность уменьшается с высотой быстрее.
В нижних слоях атмосферы могут быть приостановлены определенные количества мелких частиц пыли и золы, которые образуются в процессе сжигания различных видов топлива или в результате вулканических извержений. Присутствие этих мелких частиц в воздухе связано с цветом восходов и закатов из-за рассеяния солнечного света на них.
Примеры решения задач по «воздушной формуле»
ПРИМЕР 1
Плотность некоторого газа в воздухе равна 2. Какова масса этого газа с объемом 5,6 литра (ну)?
Раствор Молекулярная масса воздуха составляет 29 г / моль.
Рассчитайте молекулярную массу этого газа:
\(\
M(газ) = M(воздух)\cdot D(газ) =29 \cdot 2=58 г/моль
\)
Согласно результату закона Авогадро молярный объем газа в нормальных условиях составляет 22,4 л.
Составьте пропорцию и рассчитайте массу 5,6 литров газа:
58 г газа занимает 22,4 литра
xg-газ занимает 5,6 литров
Отсюда
\(\
x=58 \cdot 5,6 / 22,4=14,5g
\)
Масса 5,6 литров газа будет равна 14,5 г.
ПРИМЕР 2
Во время сгорания 5.36 г определенного гомолога бензола потреблялось 56,7 литра воздуха (NU). Определите формулу исходного соединения.
Напишите уравнение для реакции горения:
\(\
C_{n} H_{2 n-6}+\left(\frac{3 n-3}{2}\right) O_{2}=n C O_{2}+(n-3) H_{2} O
\)
Содержание кислорода в воздухе составляет 21%. Рассчитайте объем потребляемого в процессе сгорания кислорода:
\(\
V\left(O_{2}\right)=V(воздух) \cdot\omega\left(O_{2}\right) / 100=56,7 \cdot 21 / 100=11,9л
\)
Количество кислородного вещества будет равно:
\(\
n\left(O_{2}\right)=V\left(O_{2}\right) / V_{M}=11,9 / 22,4=0,531моль
\)
Согласно уравнению реакции
\(\
1моль \mathrm{CnH} 2 \mathrm{n}-6-(3 \mathrm{n}-3) / 2 моль O2
\)
\(\
x моль \mathrm{CnH} 2 \mathrm{n}-6-0.531 моль O2
\)
Следовательно, количество вещества бензольного гомолога, входящего в реакцию, будет равно:
\(\
x=n\left(C_{n} H_{2 \pi-6}\right)=\frac{2 \cdot 0,531}{3 n-3}
\)
Молярная масса \(\
\mathrm{CnH} 2 \mathrm{n}-6
\) равна:
\(\
M\left(C_{n} H_{2 n-6}\right)=12 n+2 n-6=14 n-6
\)
\(\
n\left(C_{n} H_{2 n-6}\right)=\frac{m\left(C_{n} H_{2 n-6}\right)}{M\left(C_{n} H_{2 n-6}\right)}=\frac{5,36}{14 n-6}=\frac{2 \cdot 0,531}{3 n-3}
\)
\(\
1,062(14 n-6)=5,36(3 n-3)
\)
\(\
1,212 n=9,708
\)
\(\
n=8
\)
Следовательно, формула вещества \(\
\mathrm{C} 8 \mathrm{H} 10
\)
составная формула - \(\
\mathrm{C} 8 \mathrm{H} 10
\)