Обемна част от продукцията. обемен дял. Въпроси и задачи

Обемна част на газовете в сместа

1. Запознайте се, запишете определението и формулата за намиране на обемната част на газа:

Съставът на въздуха включва няколко различни газа: кислород, азот, въглероден диоксид, благородни газове, водна пара и някои други вещества. Съдържанието на всеки от тези газове в чистия въздух е строго определено.

За да се изрази съставът на смес от газове в числа, тоест количествено, се използва специална стойност, която се нарича обемна част на газовете в сместа.

Обемната част на газа в сместа се обозначава гръцка буква- "фи".

Обемната част на газа в смес е съотношението на обема на даден газ към общия обем на сместа:

Какво показва обемната част на газа в сместа или, както се казва, какъв е физическият смисъл на това количество? Обемната част на газа показва каква част от общия обем на сместа е заета от даден газ.

Ако успеем да разделим 100 литра въздух на отделни газообразни компоненти, щяхме да получим около 78 литра азот, 21 литра кислород, 30 ml въглероден диоксид, а останалият обем ще съдържа така наречените благородни газове (главно аргон) и някои други (фиг. 62).

Ориз. 62.
Състав на атмосферния въздух

Нека изчислим обемните фракции на тези газове във въздуха:

Лесно е да се види, че сумата от обемните фракции на всички газове в сместа винаги е равна на 1 или 100%:

(азот) + (киселина) + (въглероден газ) + (други газове) = 78% + 21% + 0,03% + 0,97% = 100%.

Въздухът, който издишваме, е много по-беден на кислород (обемната му фракция намалява до 16%), но съдържанието на въглероден диоксид се увеличава до 4%. Този въздух вече не е подходящ за дишане. Ето защо стая, в която има много хора, трябва редовно да се проветрява.

В химията в производството често се налага да се справим с обратната задача: да се определи обемът на газа в смес от известна обемна фракция.

2. Прегледайте примерни задачи

Пример. Изчислете обема на кислорода, съдържащ се в 500 литра въздух.

От дефиницията на обемната част на газа в сместа, ние изразяваме обема на кислорода:

V(кисело) = V(въздух) (киселина).

Заменете числата в уравнението и изчислете обема на кислорода:

V(киселина) \u003d 500 (l) 0,21 \u003d 105 l.

Между другото, за приблизителни изчисления обемната част на кислорода във въздуха може да се приеме равна на 0,2 или 20%.

Когато изчислявате обемната част на газовете в смес, можете да използвате малък трик. Знаейки, че сумата от обемните фракции е 100%, за "последния" газ в сместа, тази стойност може да се изчисли по различен начин.

Задача. Анализ на атмосферата на Венера показа, че 50 ml венериански "въздух" съдържат 48,5 ml въглероден диоксид и 1,5 ml азот. Изчислете обемните фракции на газовете в атмосферата на планетата.

дадено:

V(смес) = 50 мл,

V(въглероден газ) = 48,5 ml,

V(азот) = 1,5 ml.

Намирам:

(въглищен газ),

Решение

Изчислете обемната част на въглеродния диоксид в сместа. По дефиниция:

Нека изчислим обемната част на азота в сместа, като знаем, че сумата от обемните фракции на газовете в сместа е 100%:

(въглероден газ) + (азот) = 100%,

(азот) = 100% - (въглероден газ) = 100% - 97% = 3%.

Отговор.(въглероден газ) = 97%, (азот) = 3%.

Какво количество се използва за измерване на съдържанието на компоненти в смеси от друг тип, например в разтвори? Ясно е, че в този случай е неудобно да се използва обемната фракция. На помощ идва нова стойност, за която ще научите в следващия урок.

3. Направете домашното си:

1. Каква е обемната част на компонент в газова смес?

2. Обемната част на аргона във въздуха е 0,9%. Какъв обем въздух е необходим за производството на 5 литра аргон?

3. При отделяне на въздуха се получават 224 литра азот. Какви обеми кислород и въглероден диоксид са получени в този случай?

4. Обемната част на метана в природния газ е 92%. Какъв обем от тази газова смес ще съдържа 4,6 ml метан?

5. Смесват се 6 литра кислород и 2 литра въглероден диоксид. Намерете обемната част на всеки газ в получената смес.

Статията се занимава с такова понятие като масова фракция. Дадени са методи за изчисляването му. Описани са и определения на величини, сходни по звук, но различни по физическо значение. Това са масови фракции за елемент и изход.

Люлката на живота - хоросан

Водата е източникът на живот на нашата красива синя планета. Този израз може да се намери доста често. Въпреки това, малко хора, с изключение на специалистите, мислят: всъщност субстратът за развитието на първия биологични системисе превърна в разтвор на вещества, а не на химически чиста вода. Със сигурност в популярната литература или програма читателят е срещал израза „първичен бульон“.

Все още се обсъждат източниците, които са дали тласък на развитието на живота под формата на сложни органични молекули. Някои дори предполагат не просто естествено и много щастливо съвпадение, а космическа намеса. При това изобщо не говорим за митични извънземни, а за специфични условия за създаването на тези молекули, които могат да съществуват само на повърхността на малки космически тела, лишени от атмосфера – комети и астероиди. По този начин би било по-правилно да се каже, че разтворът на органични молекули е люлката на целия живот.

Водата като химически чисто вещество

Въпреки огромните солени океани и морета, пресни езера и реки, водата в химически чист вид е изключително рядка, главно в специални лаборатории. Припомнете си, че в местната научна традиция химически чисто вещество е вещество, което съдържа не повече от десет до минус шеста степен от масовата част на примесите.

Получаването на маса, напълно без чужди компоненти, изисква невероятни разходи и рядко се оправдава. Използва се само в отделни индустрии, където дори един чужд атом може да развали експеримента. Имайте предвид, че полупроводниковите елементи, които формират основата на днешната миниатюрна технология (включително смартфони и таблети), са много чувствителни към замърсявания. При създаването им са необходими напълно незамърсени разтворители. Въпреки това, в сравнение с цялата течност на планетата, това е незначително. Как така обикновената вода, която прониква в нашата планета, е толкова рядка в чист вид? Нека обясним по-долу.

Идеален разтворител

Отговорът на въпроса, поставен в предишния раздел, е невероятно прост. Водата има полярни молекули. Това означава, че във всяка най-малка частица от тази течност положителният и отрицателният полюс не са много, а са разделени. В същото време структури, които възникват дори в течна вода, създават допълнителни (т. нар. водородни) връзки. И като цяло дава следния резултат. Веществото, което влиза във водата (без значение какъв заряд има), се разкъсва от молекулите на течността. Всяка частица от разтворения примес е обвита от отрицателни или положителни страни на водните молекули. Така тази уникална течност е способна да разтваря много голям брой от голямо разнообразие от вещества.

Концепцията за масовата част в разтвора

Полученият разтвор съдържа част от примесите, наречени "масова фракция". Въпреки че този израз не се среща често. Друг често използван термин е "концентрация". Масовата част се определя от определено съотношение. Няма да даваме формулиран израз, той е доста прост, ще обясним по-добре физическото значение. Това е съотношението на две маси - примеси към разтвора. Масовата част е безразмерна величина. Изразява се по различни начини в зависимост от конкретните задачи. Тоест във части от единица, ако формулата съдържа само съотношението на масите и в проценти - ако резултатът се умножи по 100%.

Разтворимост

В допълнение към H 2 O се използват и други разтворители. Освен това има вещества, които по същество не предават молекулите си на вода. Но те лесно се разтварят в бензин или гореща сярна киселина.

Има специални таблици, които показват колко от определен материал ще остане в течността. Този индикатор се нарича разтворимост и зависи от температурата. Колкото по-високо е, толкова по-активно се движат атомите или молекулите на разтворителя и толкова повече примеси е в състояние да абсорбира.

Варианти за определяне на пропорцията на разтворено вещество в разтвор

Тъй като задачите на химиците и технолозите, както и на инженерите и физиците, могат да бъдат различни, частта от разтвореното вещество във водата се определя по различни начини. Обемната фракция се изчислява като обема на примеса към общия обем на разтвора. Използва се различен параметър, но принципът остава същият.

Обемната фракция запазва безразмерност, като се изразява или във доли от единица, или като процент. Моларността (наричана още "моларна обемна концентрация") е броят на моловете разтворено вещество в даден обем разтвор. Тази дефиниция вече включва два различни параметъра на една система и измерението на това количество е различно. Изразява се в молове на литър. За всеки случай припомняме, че мол е количеството вещество, съдържащо около десет до двадесет и трета степен на молекули или атоми.

Понятието за масовата част на елемент

Тази стойност е само косвено свързана с решенията. Масовата част на елемента се различава от концепцията, обсъдена по-горе. Всеки комплекс химично съединениесе състои от два или повече елемента. Всеки си има своите относителна маса. Тази стойност може да бъде намерена в химическа системаМенделеев. Там той е посочен с нецели числа, но за приблизителни задачи стойността може да бъде закръглена. част сложно веществосъдържа определен брой атоми от всеки тип. Например във водата (H 2 O) има два водородни атома и един кислород. Съотношението между относителната маса на цялото вещество и дадения елемент в проценти ще бъде масовата част на елемента.

За неопитен читател тези две понятия може да изглеждат близки. И доста често те се бъркат един с друг. Масовата част на добива не се отнася за разтвори, а за реакции. Всеки химичен процес винаги протича с получаването на конкретни продукти. Техният добив се изчислява по формули в зависимост от реагентите и условията на процеса. За разлика от обикновената масова фракция, тази стойност не е толкова лесна за определяне. Теоретични изчисленияпредлага максимално възможно количество вещество от реакционния продукт. Практиката обаче винаги дава малко по-ниска стойност. Причините за това несъответствие се крият в разпределението на енергиите между дори силно нагрети молекули.

Така винаги ще има "най-студените" частици, които не могат да влязат в реакция и да останат в първоначалното си състояние. Физическият смисъл на масовата част на добива е процентът на реално полученото вещество от теоретично изчисленото. Формулата е невероятно проста. Масата на практически получения продукт се разделя на масата на практически изчисления, целият израз се умножава по сто процента. Масовата част на добива се определя от броя на моловете на реагента. Не забравяйте за това. Факт е, че един мол от вещество е определен брой от неговите атоми или молекули. Според закона за запазване на материята, двадесет молекули вода не могат да направят тридесет молекули сярна киселина, така че проблемите се изчисляват по този начин. От броя на моловете на първоначалния компонент се получава масата, което теоретично е възможно за резултата. След това, като се знае колко от реакционния продукт действително е получено, масовата част на добива се определя с помощта на описаната по-горе формула.

Масова фракция- съотношението на масата на разтвореното вещество към масата на разтвора. Масовата част се измерва във доли от единица.

m 1 - маса на разтвореното вещество, g;

m е общата маса на разтвора, g.

Масов процент на компонента, m%

m % =(m i /Σm i)*100

В бинарните разтвори често има недвусмислена (функционална) връзка между плътността на разтвора и неговата концентрация (при дадена температура). Това дава възможност да се определи на практика концентрацията на важни разтвори с помощта на денсиметър (алкохомер, захариметър, лактометър). Някои ареометри не са градуирани в стойностите на плътността, а директно в концентрацията на разтвора (алкохол, мазнини в мляко, захар). Трябва да се има предвид, че за някои вещества кривата на плътността на разтвора има максимум, в този случай се извършват 2 измервания: директно и с леко разреждане на разтвора.

Често, за да изразят концентрацията (например сярна киселина в електролита на батериите), те просто използват тяхната плътност. Често срещани са хидрометри (дензиметри, измерватели на плътност), предназначени да определят концентрацията на разтвори на вещества.

Обемна фракция

Обемна фракцияе съотношението на обема на разтвореното вещество към обема на разтвора. Обемната фракция се измерва във фракции от единица или като процент.

V 1 - обемът на разтвореното вещество, l;

V е общият обем на разтвора, l.

Както бе споменато по-горе, има хидрометри, предназначени да определят концентрацията на разтвори на определени вещества. Такива ареометри не са градуирани по отношение на плътността, а директно в концентрацията на разтвора. За обичайните разтвори на етилов алкохол, чиято концентрация обикновено се изразява като обемен процент, такива ареометри се наричат алкохоломери или андрометри.

Моларност (моларна обемна концентрация)

Моларна концентрация - количеството разтворено вещество (брой молове) на единица обем на разтвора. Моларната концентрация в системата SI се измерва в mol / m³, но на практика много по-често се изразява в mol / l или mmol / l. Изразът в "моларност" също е често срещан. Възможно друго обозначение на моларната концентрация ° С М, което обикновено се означава с М. Така че разтвор с концентрация 0,5 mol / l се нарича 0,5-моларен. Забележка: единицата "mol" не се отклонява по падеж. След числото пишат "мол", както след числото пишат "см", "кг" и т.н.

V е общият обем на разтвора, l.

Нормална концентрация (моларна еквивалентна концентрация)

Нормална концентрация- броят на еквивалентите на дадено вещество в 1 литър разтвор. Нормалната концентрация се изразява в mol-eq / l или g-eq / l (което означава мол еквиваленти). За да запишете концентрацията на такива разтвори, съкращенията " н" или " н". Например, разтвор, съдържащ 0,1 mol-eq / l, се нарича децинормален и се записва като 0,1 n.

ν - количество разтворено вещество, mol;

V е общият обем на разтвора, l;

z е еквивалентното число.

Нормалната концентрация може да се различава в зависимост от реакцията, в която участва веществото. Например, един моларен разтвор на H 2 SO 4 ще бъде един нормален, ако е предназначен да реагира с алкали за образуване на KHSO 4 хидросулфат, и два нормални, ако трябва да реагира за образуване на K 2 SO 4 .

Значение на величината

Обемната фракция се изчислява по формулата:

V 1 - обемът на разтвореното вещество в единици обем;
V е общият обем на разтвора в същите единици.

Обемна фракция по химия

В химията стойността се използва главно за газове, тъй като обемната част на газовата смес при n.c. равно на неговата моларна концентрация.
Обичайно е обемната част да се изразява като процент.

Вижте също

Връзки

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Вижте какво е "обемна фракция" в други речници:

обемна част- - [А.С. Голдбърг. Английски руски енергиен речник. 2006] Теми енергия като цяло EN обемна фракция …

Безразмерен физически. стойност, която характеризира състава на сместа и е равна на съотношението на обема на компонента на сместа, намален до физически. условия на смесване до обема на сместа. O.d. се изразява във фракции от единица, например в стотни (проценти), хилядни (на милил), ... ...

обемна част на петрола в добив на кладенеца в даден момент- — Теми петролна и газова промишленост EN задържане на петрол… Наръчник за технически преводач

обемна порьозност- Делът на кухините в обема на мембраната. [RCTU im. DI. Менделеев, катедра по мембранни технологии] Теми мембранна технология ... Наръчник за технически преводач

1) руски единици маса, използвана преди въвеждането на метричната система от мерки. 1 D. е равно на 1/96 от макарата, или 44,434 9 mg. Като единица е използван и Д.. тегло (1 D. = 44,4349 mgs \u003d = 0,435 758 mN). 2) Част от цялото, например масова фракция, молна фракция, ... ... Голям енциклопедичен политехнически речник

Милиардната част е мерна единица за концентрация, а други относителни стойности, милиардната част е подобна по значение на процент или ppm. Означава се с абревиатурата милиард−1 или ppb (англ. Parts per milijarde, четете „wee bee“, ... ... Wikipedia

Този термин има други значения, вижте Ppm. Части на милион, ppm, (ppm) е съкращение за части на милион с всякаква относителна стойност (1 10−6 от базовата линия). Подобно по значение на процент или ppm ... Wikipedia

Концентрацията е величина, която характеризира количествения състав на разтвора. Според правилата на IUPAC концентрацията на разтворено вещество (не разтвор) е съотношението на количеството разтворено вещество или неговата маса към обема на разтвора (mol / l ... Wikipedia

Концентрацията е величина, която характеризира количествения състав на разтвора. Според правилата на IUPAC концентрацията на разтворено вещество (не разтвор) е съотношението на количеството на разтвореното вещество или неговата маса към обема на разтвора (mol / l, g / l) ... Wikipedia

Определяне на масовата или обемната част на добива на реакционния продукт от теоретично възможното

Количествената оценка на добива на реакционния продукт от теоретично възможното се изразява във фракции от единица или в проценти и се изчислява по формулите:

M практически / m теория;

M практически / m теоретично *100%,

където (etta) е масовата част на добива на реакционния продукт от теоретично възможното;

V практически / V теория;

V практически / V теоретично * 100%,

където (phi) е обемната част на добива на реакционния продукт от теоретично възможното.

Пример 1 Когато меден (II) оксид с тегло 96 g се редуцира с водород, се получава мед с тегло 56,4 g. Колко ще бъде това от теоретично възможния добив?

Решение:

1. Запишете уравнението на химичната реакция:

CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O

1 mol 1 mol

2. Изчислете химичното количество меден оксид ( II):

M (C u O) \u003d 80 g / mol,

n (CuO) \u003d 96/80 \u003d 1,2 (мол).

3. Изчисляваме теоретичния добив на мед: въз основа на уравнението на реакцията, n (Cu) \u003d n (CuO) = 1,2 mol,

m (C u) = 1,2 64 = 76,8 (g),

тъй като M (C u) \u003d 64 g / mol

4. Изчислете масовата част на добива на мед в сравнение с теоретично възможното: = 56,4/76,8= 0,73 или 73%

Отговор: 73%

Пример 2 Колко йод може да се получи от действието на хлор калиев йодид с маса 132,8 kg, ако загубата при производството е 4%?

Решение:

1. Запишете уравнението на реакцията:

2KI + Cl 2 = 2KCl + I 2

2 kmol 1 kmol

2. Изчислете химичното количество калиев йодид:

M (K I) \u003d 166 kg / kmol,

n (K I ) = 132,8/166 = 0,8 (kmol).

2. Определяме теоретичния добив на йод: въз основа на уравнението на реакцията,

n (I 2) = 1 / 2n (KI) = 0,4 mol,

M (I 2) \u003d 254 kg / kmol.

Откъде, m (I 2) = 0,4 * 254 = 101,6 (kg).

3. Определяме масовата част от практическия добив на йод:

=(100 - 4) = 96% или 0,96

4. Определете масата на йода, получена на практика:

м (I 2 )= 101,6 * 0,96 = 97,54 (kg).

Отговор: 97,54 кг йод

Пример 3 При изгаряне на 33,6 dm 3 амоняк се получава азот с обем 15 dm 3. Изчислете обемната част на добива на азот в % от теоретично възможния.

Решение:

1. Запишете уравнението на реакцията:

4 NH 3 + 3 O 2 \u003d 2 N 2 + 6 H 2 O

4 mol2 mol

2. Изчислете теоретичния добив на азот: според закона на Гей-Люсак

при изгаряне на 4 dm 3 амоняк се получава 2 dm 3 азот, и

при изгаряне на 33,6 dm 3 се получава dm 3 азот

x \u003d 33. 6 * 2/4 = 16,8 (dm 3).

3. Изчисляваме обемната част на изхода на азот от теоретично възможното:

15/16,8 =0,89 или 89%

Отговор: 89%

Пример 4 Каква маса амоняк е необходима за получаване на 5 тона азотна киселинас масова част на киселината 60%, като се приеме, че загубата на амоняк при производството е 2,8%?

Решение:1. Записваме уравненията на реакциите в основата на производството на азотна киселина:

4NH 3 + 5 O 2 \u003d 4NO + 6H 2 O

2NO + O 2 \u003d 2NO 2

4NO 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4HNO 3

2. Въз основа на уравненията на реакцията виждаме, че от 4 мола амоняк получаваме

4 mol азотна киселина Получаваме схемата:

NH3HNO3

1 tmol1tmol

3. Изчисляваме масата и химичното количество азотна киселина, което е необходимо за получаване на 5 тона разтвор с масова част на киселината 60%:

m (in-va) \u003d m (r-ra) * w (in-va),

m (HNO 3) \u003d 5 * 0,6 \u003d 3 (t),

4. Изчисляваме химичното количество киселина: