Задача 1
Какие массы кислорода и азота можно получить из 2000 м³ воздуха (н. у.), если объёмная доля кислорода 21 %, азота — 78 %?
Решение
- \(V(\text{возд.}) = 2000\) м³
- \(\varphi(\mathrm{O_2}) = 0{,}21\)
- \(\varphi(\mathrm{N_2}) = 0{,}78\)
- \(m(\mathrm{O_2})\)
- \(m(\mathrm{N_2})\)
Объёмы газов: \(V(\mathrm{O_2}) = 2000 \cdot 0{,}21 = 420\) м³; \(V(\mathrm{N_2}) = 2000 \cdot 0{,}78 = 1560\) м³.
Количества вещества (\(V_m = 22{,}4\) м³/кмоль): \(n(\mathrm{O_2}) = \dfrac{420}{22{,}4} = 18{,}75\) кмоль; \(n(\mathrm{N_2}) = \dfrac{1560}{22{,}4} \approx 69{,}64\) кмоль.
Массы: \(m(\mathrm{O_2}) = 18{,}75 \cdot 32 = 600\) кг; \(m(\mathrm{N_2}) = \dfrac{1560 \cdot 28}{22{,}4} = 1950\) кг.
В ответах учебника для азота указано 1975 кг — это соответствует объёмной доле 79 %; при 78 %, как в условии, получается 1950 кг.
Ответ
Объём компонента равен объёму смеси, умноженному на объёмную долю; затем n = V/Vₘ и m = n·M.
Подробнее — в теме «Получение неметаллов».