Тема: Массовый, объемный и мольный состав газа

Смесь, состоящая из двух и более компонентов, характеризуется свойствами и содержанием этих компонентов. Состав смеси мо­жет быть задан массой, объемом, числом молей отдельных ком­понентов, а также значениями их концентраций. Концентрацию компонента в смеси можно выразить в массовых, мольных и объ­емных долях или процентах, а также в других единицах.

Массовая доля , какого-либо компонента определяется отно­шением массы m_i данного компонента к массе всей смеси m

Учитывая, что суммарная масса смеси равна сумме масс от­дельных компонентов смеси, т. е.

можно написать

или сокращенно

(25)

т. е. сумма массовых долей всех компонентов смеси равна еди­нице.

Пример 1. Смесь состоит из двух компонентов: m₁=500 кг, m₁=1500 кг. Определить массовую долю каждого компонента в смеси.

Решение. Массовая доля первого компонента

Массовая доля второго компонента

Массовую долю второго компонента можно определить также, используя равенство (25)

Мольная доля x_t какого-либо компонента смеси определяется как отношение числа молей N_i данного компонента к общему чис­лу молей N смеси

Учитывая, что

получим

(26)

т. е. сумма мольных долей всех компонентов равна единице.

Объемная доля φ_i компонента в смеси равна отношению объема V_i данного компонента к объему всей смеси V

Учитывая, что

можно написать

(27)

сумма объемных долей всех компонентов равна единице.

Пример 4. Газ состоит из двух компонентов: V₁ =15,2 м³ мета­на и V₂= 9,8 м³ этана. Подсчитать объемный состав смеси.

Решение. Общий объем смеси равен

V = V₁+V₂= 15,2 + 9,8 = 25 м³

Объемная доля в смеси

метана

этана (см. формулу 27)

u₂=1-u₂= 1-0,60=0,40

Задачи

№1. Смесь состоит из трех компонентов: н-пентана (m_i = 100 кг), н-гексана (m₂=60 кг) и н-гептана (m₃=40 кг). Определить массовую и мольную долю этих компонентов в смеси.

№2. Определить мольный состав смеси, состоящей из н-пентана (m_i=30 кг) и н-гептана (m₂=20 кг).

№3. Определить мольный состав и среднюю молекулярную массу смеси
двух компонентов, если для первого компонента m_i=2500 кг, М₁=108, а для
второго m₂=1500 кг и M₂= 160.

№4. Определить мольную долю следующих фракций в нефти:

	Масса, кг	Молекулярная масса
Бензиновая
Лигроиновая
Керосиновая
Соляровая
Мазут

№5. Газовая смесь состоит из компонентов (% объемн.): Н₂ - 0,6; СН₄ -15,9; С₂Н₄ -19,8; С₂Н₆-14,9; С₃Н₆- 22,4; С₃Н₈-4,7; изо-С₄Н₈ - 6,9; h-С₄Н₈-10,0; С₄Н₆-2,6; изо-С₄Н₁₀ и н-С₄Н₁₀-2,2. Определить мольный и мас­совый состав смеси.