Volumenski udio proizvodnje. volumenski udio. Pitanja i zadaci

Volumenski udio plinova u smjesi

1. Upoznajte se, zapišite definiciju i formulu za pronalaženje volumnog udjela plina:

Sastav zraka uključuje nekoliko različitih plinova: kisik, dušik, ugljični dioksid, plemenite plinove, vodenu paru i neke druge tvari. Sadržaj svakog od ovih plinova u čistom zraku strogo je definiran.

Da bi se sastav mješavine plinova izrazio brojkama, odnosno kvantitativno, koristi se posebna vrijednost koja se naziva volumni udio plinova u smjesi.

Označava se volumni udio plina u smjesi grčko pismo- "fi".

Volumenski udio plina u smjesi je omjer volumena danog plina i ukupnog volumena smjese:

Što pokazuje volumni udio plina u smjesi, ili, kako kažu, kakvo je fizičko značenje ove količine? Volumenski udio plina pokazuje koliki dio ukupnog volumena smjese zauzima određeni plin.

Kada bismo mogli razdvojiti 100 litara zraka u zasebne plinovite komponente, dobili bismo oko 78 litara dušika, 21 litru kisika, 30 ml ugljičnog dioksida, preostali volumen bi sadržavao tzv. plemenite plinove (uglavnom argon) i neke druge (slika 62).

Riža. 62.
Sastav atmosferskog zraka

Izračunajmo volumne udjele ovih plinova u zraku:

Lako je vidjeti da je zbroj volumnih udjela svih plinova u smjesi uvijek jednak 1 ili 100%:

(dušik) + (kiselina) + (ugljični plin) + (ostali plinovi) = 78% + 21% + 0,03% + 0,97% = 100%.

Zrak koji izdišemo puno je siromašniji kisikom (volumenski udio mu se smanjuje na 16%), ali se udio ugljičnog dioksida povećava na 4%. Ovaj zrak više nije prikladan za disanje. Zato se prostorija u kojoj ima mnogo ljudi mora redovito provjetravati.

U kemiji u proizvodnji često se mora suočiti s inverznim problemom: odrediti volumen plina u smjesi iz poznatog volumnog udjela.

2. Pregledajte uzorke zadataka

Primjer. Izračunajte volumen kisika koji se nalazi u 500 litara zraka.

Iz definicije volumnog udjela plina u smjesi izražavamo volumen kisika:

V(kiselo) = V(zrak) (kiselina).

Zamijenite brojeve u jednadžbi i izračunajte volumen kisika:

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

Usput, za približne izračune, volumni udio kisika u zraku može se uzeti jednak 0,2 ili 20%.

Prilikom izračunavanja volumnog udjela plinova u smjesi, možete koristiti mali trik. Znajući da je zbroj volumnih udjela 100%, za "posljednji" plin u smjesi, ova se vrijednost može izračunati drugačije.

Zadatak. Analiza atmosfere Venere pokazala je da 50 ml venerinog "zraka" sadrži 48,5 ml ugljičnog dioksida i 1,5 ml dušika. Izračunajte volumne udjele plinova u atmosferi planeta.

dano:

V(smjesa) = 50 ml,

V(ugljični plin) = 48,5 ml,

V(dušik) = 1,5 ml.

Pronaći:

(ugljeni plin),

Riješenje

Izračunajte volumni udio ugljičnog dioksida u smjesi. Po definiciji:

Izračunajmo volumni udio dušika u smjesi, znajući da je zbroj volumnih udjela plinova u smjesi 100%:

(ugljični plin) + (dušik) = 100%,

(dušik) = 100% - (ugljični plin) = 100% - 97% = 3%.

Odgovor.(ugljični plin) = 97%, (dušik) = 3%.

Koja se količina koristi za mjerenje sadržaja komponenti u smjesama druge vrste, na primjer, u otopinama? Jasno je da je u ovom slučaju nezgodno koristiti volumni udio. Nova vrijednost dolazi u pomoć, o kojoj ćete naučiti u sljedećoj lekciji.

3. Napravi domaću zadaću:

1. Koliki je volumni udio komponente u plinskoj smjesi?

2. Volumenski udio argona u zraku je 0,9%. Koliki je volumen zraka potreban za proizvodnju 5 litara argona?

3. Odvajanjem zraka dobiveno je 224 litre dušika. Koje količine kisika i ugljičnog dioksida su dobivene u ovom slučaju?

4. Volumenski udio metana u prirodnom plinu je 92%. Koliki će volumen ove plinske mješavine sadržavati 4,6 ml metana?

5. Pomiješano 6 litara kisika i 2 litre ugljičnog dioksida. Odredite volumni udio svakog plina u dobivenoj smjesi.

Članak se bavi takvim konceptom kao što je udio mase. Dane su metode za njegovo izračunavanje. Opisane su i definicije veličina koje su slične po zvuku, ali različite po fizičkom značenju. To su maseni udjeli za element i izlaz.

Kolijevka života - malter

Voda je izvor života na našem prekrasnom plavom planetu. Ovaj izraz se može naći prilično često. Međutim, malo ljudi, osim stručnjaka, misli: zapravo, supstrat za razvoj prvog biološki sustavi postala otopina tvari, a ne kemijski čista voda. Zasigurno je u popularnoj literaturi ili programu čitatelj naišao na izraz "primarni bujon".

Još uvijek se raspravlja o izvorima koji su dali poticaj razvoju života u obliku složenih organskih molekula. Neki čak predlažu ne samo prirodnu i vrlo sretnu slučajnost, već kozmičku intervenciju. Štoviše, uopće ne govorimo o mitskim vanzemaljcima, već o specifičnim uvjetima za stvaranje tih molekula, koje mogu postojati samo na površini malih kozmičkih tijela bez atmosfere – kometa i asteroida. Stoga bi ispravnije bilo reći da je otopina organskih molekula kolijevka svega života.

Voda kao kemijski čista tvar

Unatoč ogromnim slanim oceanima i morima, slatkim jezerima i rijekama, voda u svom kemijski čistom obliku iznimno je rijetka, uglavnom u posebnim laboratorijima. Podsjetimo da je u domaćoj znanstvenoj tradiciji kemijski čista tvar tvar koja ne sadrži više od deset na minus šesti stepen masenog udjela nečistoća.

Dobivanje mase potpuno bez stranih komponenti zahtijeva nevjerojatne troškove i rijetko se opravdava. Koristi se samo u pojedinim industrijama, gdje čak i jedan strani atom može pokvariti eksperiment. Imajte na umu da su poluvodički elementi, koji čine osnovu današnje minijaturne tehnologije (uključujući pametne telefone i tablete), vrlo osjetljivi na nečistoće. U njihovom stvaranju potrebna su potpuno nekontaminirana otapala. Međutim, u usporedbi s cjelokupnom tekućinom planeta, to je zanemarivo. Kako to da je obična voda koja prožima naš planet tako rijetka u svom čistom obliku? Objasnimo u nastavku.

Idealno otapalo

Odgovor na pitanje postavljeno u prethodnom odjeljku je nevjerojatno jednostavan. Voda ima polarne molekule. To znači da u svakoj najmanjoj čestici ove tekućine pozitivni i negativni pol nisu mnogo, već razdvojeni. Istodobno, strukture koje nastaju čak i u tekućoj vodi stvaraju dodatne (tzv. vodikove) veze. I ukupno daje sljedeći rezultat. Tvar koja uđe u vodu (bez obzira kakav naboj ima) razdvojuju molekule tekućine. Svaka čestica otopljene nečistoće obavijena je negativnim ili pozitivnim stranama molekula vode. Dakle, ova jedinstvena tekućina je sposobna otopiti vrlo velik broj najrazličitijih tvari.

Pojam masenog udjela u otopini

Dobivena otopina sadrži neke od nečistoća, koje se nazivaju "maseni udio". Iako se ovaj izraz ne sreće često. Drugi termin koji se obično koristi je "koncentracija". Maseni udio određuje se određenim omjerom. Nećemo davati formulan izraz, prilično je jednostavan, bolje ćemo objasniti fizičko značenje. Ovo je omjer dviju masa - nečistoća prema otopini. Maseni udio je bezdimenzionalna veličina. Izražava se na različite načine ovisno o konkretnim zadacima. To jest, u ulomcima jedinice, ako formula sadrži samo omjer masa, i u postocima - ako se rezultat pomnoži sa 100%.

Topljivost

Osim H 2 O, koriste se i druga otapala. Osim toga, postoje tvari koje u osnovi ne predaju svoje molekule vodi. Ali lako se otapaju u benzinu ili vrućoj sumpornoj kiselini.

Postoje posebne tablice koje pokazuju koliko će određenog materijala ostati u tekućini. Ovaj pokazatelj naziva se topljivost, a ovisi o temperaturi. Što je veći, to se aktivnije pomiču atomi ili molekule otapala, a ono više nečistoća može apsorbirati.

Mogućnosti za određivanje udjela otopljene tvari u otopini

Budući da zadaci kemičara i tehnologa, kao i inženjera i fizičara mogu biti različiti, dio otopljene tvari u vodi definira se na različite načine. Volumenski udio izračunava se kao volumen nečistoće prema ukupnom volumenu otopine. Koristi se drugačiji parametar, ali princip ostaje isti.

Volumenski udio zadržava bezdimenziju, izražavajući se ili u ulomcima jedinice ili u postocima. Molarnost (također nazvana "molarna volumna koncentracija") je broj molova otopljene tvari u određenom volumenu otopine. Ova definicija već uključuje dva različita parametra jednog sustava, a dimenzija te količine je različita. Izražava se u molovima po litri. Za svaki slučaj, podsjećamo da je mol količina tvari koja sadrži oko deset do dvadeset i treći stupanj molekula ili atoma.

Pojam masenog udjela elementa

Ova je vrijednost samo neizravno povezana s rješenjima. Maseni udio elementa razlikuje se od koncepta o kojem je gore raspravljano. Bilo koji kompleks kemijski spoj sastoji se od dva ili više elemenata. Svatko ima svoje relativna masa. Ova vrijednost se može pronaći u kemijski sustav Mendeljejev. Tamo je naznačeno necijelim brojevima, ali za približne zadatke vrijednost se može zaokružiti. Dio složena tvar sadrži određeni broj atoma svake vrste. Na primjer, u vodi (H 2 O) postoje dva atoma vodika i jedan kisik. Omjer između relativne mase cijele tvari i zadanog elementa u postocima bit će maseni udio elementa.

Neiskusnom čitatelju ova dva pojma mogu izgledati bliska. I vrlo često su međusobno zbunjeni. Maseni udio prinosa ne odnosi se na otopine, već na reakcije. Svaki kemijski proces uvijek se odvija s primanjem određenih proizvoda. Njihov prinos izračunava se formulama ovisno o reaktantima i uvjetima procesa. Za razliku od jednostavnog udjela mase, ovu vrijednost nije tako lako odrediti. Teorijski proračuni ponuditi najveću moguću količinu tvari produkta reakcije. Međutim, praksa uvijek daje nešto nižu vrijednost. Razlozi za ovu neusklađenost leže u raspodjeli energije čak i među jako zagrijanim molekulama.

Tako će uvijek postojati „najhladnije“ čestice koje ne mogu ući u reakciju i ostati u svom izvornom stanju. Fizičko značenje masenog udjela prinosa je postotak stvarno dobivene tvari od teoretski izračunate. Formula je nevjerojatno jednostavna. Masa praktički dobivenog proizvoda podijeli se s masom praktički izračunatog, cijeli izraz se pomnoži sa sto posto. Maseni udio prinosa određen je brojem molova reaktanta. Ne zaboravite na to. Činjenica je da je jedan mol tvari određeni broj njezinih atoma ili molekula. Prema zakonu održanja materije, dvadeset molekula vode ne može napraviti trideset molekula sumporne kiseline, pa se problemi računaju na ovaj način. Iz broja molova početne komponente izvodi se masa, što je teoretski moguće za rezultat. Zatim, znajući koliko je reakcijskog produkta stvarno dobiveno, maseni udio prinosa se određuje korištenjem gore opisane formule.

Maseni udio- omjer mase otopljene tvari i mase otopine. Maseni udio se mjeri u ulomcima jedinice.

m 1 - masa otopljene tvari, g;

m je ukupna masa otopine, g.

Maseni postotak komponente, m%

m % =(m i /Σm i)*100

U binarnim otopinama često postoji nedvosmislen (funkcionalni) odnos između gustoće otopine i njezine koncentracije (na zadanoj temperaturi). To omogućuje određivanje koncentracije važnih otopina u praksi pomoću denzimetra (spiritometar, saharimetar, laktometar). Neki hidrometri nisu graduirani u vrijednostima gustoće, već izravno u koncentraciji otopine (alkohol, mast u mlijeku, šećer). Treba imati na umu da za neke tvari krivulja gustoće otopine ima maksimum, u ovom slučaju se provode 2 mjerenja: izravno i uz lagano razrjeđivanje otopine.

Često, za izražavanje koncentracije (na primjer, sumporna kiselina u elektrolitu baterija), jednostavno koriste njihovu gustoću. Hidrometri (denzimetri, mjerači gustoće) su uobičajeni, dizajnirani za određivanje koncentracije otopina tvari.

Volumenski udio

Volumenski udio je omjer volumena otopljene tvari i volumena otopine. Volumenski udio se mjeri u udjelima jedinice ili u postocima.

V 1 - volumen otopljene tvari, l;

V je ukupni volumen otopine, l.

Kao što je gore spomenuto, postoje hidrometri dizajnirani za određivanje koncentracije otopina određenih tvari. Takvi hidrometri nisu graduirani u smislu gustoće, već izravno u koncentraciji otopine. Za uobičajene otopine etilnog alkohola, čija se koncentracija obično izražava kao volumni postotak, takvi se hidrometri nazivaju alkoholometri ili andrometri.

Molarnost (molarna volumna koncentracija)

Molarna koncentracija - količina otopljene tvari (broj molova) po jedinici volumena otopine. Molarna koncentracija u SI sustavu mjeri se u mol / m³, ali se u praksi mnogo češće izražava u mol / l ili mmol / l. Uobičajen je i izraz u "molarnosti". Moguća druga oznaka molarne koncentracije C M, koji se obično označava M. Dakle, otopina s koncentracijom od 0,5 mol / l naziva se 0,5-molarna. Napomena: jedinica "mol" ne odbacuje se po padežima. Nakon broja pišu "mol", kao što iza broja pišu "cm", "kg" itd.

V je ukupni volumen otopine, l.

Normalna koncentracija (molarna ekvivalentna koncentracija)

Normalna koncentracija- broj ekvivalenata dane tvari u 1 litri otopine. Normalna koncentracija izražava se u mol-eq / l ili g-eq / l (što znači molski ekvivalent). Za bilježenje koncentracije takvih otopina koriste se kratice " n" ili " N". Na primjer, otopina koja sadrži 0,1 mol-eq / l naziva se decinormalna i piše se kao 0,1 n.

ν - količina otopljene tvari, mol;

V je ukupni volumen otopine, l;

z je ekvivalentni broj.

Normalna koncentracija može se razlikovati ovisno o reakciji u kojoj je tvar uključena. Na primjer, jedna molarna otopina H 2 SO 4 bit će jedna normalna ako je namijenjena da reagira s lužinom da nastane KHSO 4 hidrosulfat, a dvije normalne ako treba reagirati u K 2 SO 4 .

Značenje veličine

Volumenski udio izračunava se po formuli:

V 1 - volumen otopljene tvari u jedinicama volumena;
V je ukupni volumen otopine u istim jedinicama.

Volumenski udio u kemiji

U kemiji se vrijednost koristi uglavnom za plinove, jer je volumni udio plinske smjese pri n.c. jednaka njegovoj molarnoj koncentraciji.
Uobičajeno je volumni udio izražavati u postocima.

vidi također

Linkovi

Zaklada Wikimedia. 2010 .

Pogledajte što je "Volume fraction" u drugim rječnicima:

volumni udio- - [A.S. Goldberg. Engleski ruski energetski rječnik. 2006] Teme energija općenito EN volumni udio …

Bezdimenzionalna fizička. vrijednost koja karakterizira sastav smjese i jednaka je omjeru volumena komponente smjese, sveden na fizikalnu. uvjetima smjese, na volumen smjese. O.d. se izražava u ulomcima jedinice, na primjer, u stotinkama (postocima), tisućinkama (po mlinu), ... ...

volumni udio nafte u proizvodnji bušotine u određenom trenutku- — Teme naftna i plinska industrija EN zadržavanje nafte… Priručnik tehničkog prevoditelja

bulk poroznost- Udio šupljina u volumenu membrane. [RCTU im. DI. Mendeljejev, Zavod za membransku tehnologiju] Teme membranska tehnologija ... Priručnik tehničkog prevoditelja

1) ruski jedinice masa, korištena prije uvođenja metričkog sustava mjera. 1 D. jednak je 1/96 koluta, odnosno 44,434 9 mg. D. je također korišten kao jedinica. težina (1 D. \u003d 44,4349 mgs \u003d \u003d 0,435 758 mN). 2) Dio cjeline, na primjer, maseni udio, molski udio, ... ... Veliki enciklopedijski veleučilišni rječnik

Milijardni dio je mjerna jedinica koncentracije, a ostale relativne vrijednosti, milijardni dio je po značenju sličan postotku ili ppm. Označava se skraćenicom milijarde−1 ili ppb (eng. Parts per milijarde, čitaj "wee bee", ... ... Wikipedia

Ovaj izraz ima druga značenja, vidi Ppm. Dijelovi na milijun, ppm, (ppm) je kratica za dijelove na milijun bilo koje relativne vrijednosti (1 10−6 od osnovne vrijednosti). Po značenju sličan postotku ili ppm ... Wikipedia

Koncentracija je veličina koja karakterizira kvantitativni sastav otopine. Prema IUPAC pravilima, koncentracija otopljene tvari (ne otopine) je omjer količine otopljene tvari ili njezine mase prema volumenu otopine (mol / l ... Wikipedia

Određivanje masenog ili volumnog udjela prinosa produkta reakcije od teoretski mogućeg

Kvantitativna procjena prinosa reakcijskog produkta od teoretski mogućeg izražava se u udjelima jedinice ili u postocima i izračunava se po formulama:

M praktična / m teorija;

M praktično / m teoretski *100%,

gdje je (etta) maseni udio iskorištenja reakcijskog produkta od teoretski mogućeg;

V praktična / V teorija;

V praktično / V teoretski * 100%,

gdje je (phi) volumni udio iskorištenja reakcijskog produkta od teoretski mogućeg.

Primjer 1 Kad se bakrov (II) oksid mase 96 g reducira vodikom, dobije se bakar mase 56,4 g. Koliko će to biti od teoretski mogućeg prinosa?

Riješenje:

1. Zapišite jednadžbu kemijske reakcije:

CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O

1 mol 1 mol

2. Izračunajte kemijsku količinu bakrenog oksida ( II):

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

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

3. Izračunavamo teoretski prinos bakra: na temelju jednadžbe reakcije, n (Cu) \u003d n (CuO) \u003d 1,2 mol,

m (C u) \u003d 1,2 64 \u003d 76,8 (g),

jer M (C u) \u003d 64 g / mol

4. Izračunajte maseni udio prinosa bakra u usporedbi s teoretski mogućim: = 56,4/76,8= 0,73 ili 73%

Odgovor: 73%

Primjer 2 Koliko se joda može dobiti djelovanjem klora kalij-jodida mase 132,8 kg, ako je gubitak u proizvodnji 4%?

Riješenje:

1. Zapišite jednadžbu reakcije:

2KI + Cl 2 = 2KCl + I 2

2 kmol 1 kmol

2. Izračunajte kemijsku količinu kalijevog jodida:

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

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

2. Određujemo teoretski prinos joda: na temelju jednadžbe reakcije,

n (I 2) = 1 / 2n (KI) \u003d 0,4 mol,

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

Odakle, m (I 2) \u003d 0,4 * 254 \u003d 101,6 (kg).

3. Određujemo maseni udio praktičnog prinosa joda:

=(100 - 4) = 96% ili 0,96

4. Odredite praktički dobivenu masu joda:

m (I 2 )= 101,6 * 0,96 = 97,54 (kg).

Odgovor: 97,54 kg joda

Primjer 3 Sagorijevanjem 33,6 dm 3 amonijaka dobiven je dušik volumena 15 dm 3 . Izračunajte volumni udio prinosa dušika u % od teoretski mogućeg.

Riješenje:

1. Zapišite jednadžbu reakcije:

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

4 mol2 mol

2. Izračunajte teoretski prinos dušika: prema Gay-Lussacovom zakonu

pri izgaranju 4 dm 3 amonijaka dobije se 2 dm 3 dušika, i

pri izgaranju 33,6 dm 3 dobiva se dm 3 dušika

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

3. Izračunavamo volumni udio izlaznog dušika iz teoretski mogućeg:

15/16,8 = 0,89 ili 89%

Odgovor: 89%

Primjer 4 Koja je masa amonijaka potrebna za dobivanje 5 tona dušična kiselina s masenim udjelom kiseline od 60%, uz pretpostavku da je gubitak amonijaka u proizvodnji 2,8%?

Riješenje:1. Zapisujemo jednadžbe reakcija koje su u osnovi proizvodnje dušične kiseline:

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. Na temelju jednadžbi reakcija vidimo da iz 4 mola amonijaka dobijemo

4 mola dušične kiseline Dobivamo shemu:

NH3HNO3

1 tmol1tmol

3. Izračunavamo masu i kemijsku količinu dušične kiseline, koja je potrebna za dobivanje 5 tona otopine s masenim udjelom kiseline od 60%:

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

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

4. Izračunavamo kemijsku količinu kiseline: