Прежде чем приступить к определению массовой доли азота в смеси с кислородом, нам понадобятся значения плотности смеси по метану и пропорции метана, азота и кислорода в смеси.
Пусть плотность смеси по метану составляет 1,925 единицы. Для определения массовой доли азота необходимо знать его молярную массу. Молярная масса азота равна примерно 28,013 г/моль, а молярная масса кислорода равна примерно 32 г/моль.
Давайте предположим, что в нашей смеси находится 1 моль метана. Тогда в смеси будет присутствовать также определенное количество молей азота и кислорода, которое необходимо определить.
Массовая доля азота определяется по формуле⁚
Массовая доля азота (%) (Масса азота / Общая масса смеси) * 100
Исходя из этой формулы, можно рассчитать массу азота в смеси. Поскольку мы знаем молярную массу азота, можем рассчитать его массу, умножив его количество молей на молярную массу⁚
Масса азота (Количество молей азота) * (Молярная масса азота)
Масса кислорода также определяется аналогичным образом⁚
Масса кислорода (Количество молей кислорода) * (Молярная масса кислорода)
Чтобы рассчитать количество молей азота и кислорода в смеси, воспользуемся законом долей⁚
Мольные доли (Объемные доли / Молярные массы)
Известно, что воздух состоит примерно на 78% из азота и на 21% из кислорода. Таким образом, объемные доли азота и кислорода равны 0,78 и 0,21 соответственно.
Подставляя значения в формулу для мольных долей, получим⁚
Количество молей азота 0,78 / 28,013 0,0278 моль
Количество молей кислорода 0٫21 / 32 0٫0066 моль
Теперь мы можем рассчитать массу азота и массу кислорода в смеси⁚
Масса азота 0,0278 * 28,013 0,7773 г
Масса кислорода 0,0066 * 32 0,2112 г
Общая масса смеси равна сумме масс азота и кислорода⁚
Общая масса смеси 0,7773 0,2112 0,9885 г
Наконец, подставляя значения в формулу для массовой доли азота, получим⁚
Массовая доля азота (0,7773 / 0,9885) * 100 78.59%
Следовательно, массовая доля азота в нашей смеси с кислородом составляет около 78.59%.