В каком объемном соотношении необходимо смешать водород и углекислый газ, чтобы получить газовую смесь по плотности равную воздуху.

В каком объемном соотношении необходимо смешать водород и углекислый газ, чтобы получить газовую смесь по плотности равную воздуху.

Решение:

Вариант 1. Квадрат Пирса (правило креста). По закону Авогадро, равные количества газов занимают равные объемы. Следовательно, если молярные массы газов равны, значит, равны и их плотности. Поэтому, нужно смешать водород и углекислый газ так, чтобы средняя молярная масса полученной газовой смеси была равна молярной массе воздуха (29 г/моль). Определив молярные массы H₂ и СO₂, зная среднюю молярную массу воздуха, расставим их в виде треугольника:

H₂ 2

воздух 29

СO₂ 44

Найдем разницу в числах по диагонали 2-29 = -27; 44 – 29=15. Отбросив минус, проставим их, в соответствии с диагональю, по которой они были определены 27 – напротив CO₂; 15 – напротив H₂:

H₂ 2 15

воздух 29

CO₂ 44 27

Соотношение 15:27 и будет ответом.

Вариант 2. Введем два неизвестных. Примем количество одного компонента за x, а второго – за y.

Воспользуемся формулой n=m/M и, преобразовав, получим:

M_см = m_см/n_см.

Помня, что m_cм = m(H₂) + m(CO₂), а n_см = n(H₂) + n(CO₂) получим:

29 = (2х + 44y)/(x + y).

Упростив, получим, что 27х=15y.

Полученное соотношение говорит о том что, водород с углекислым газом необходимо смешать в молярном (объемном) соотношении 27:15, что подтверждает ответ, полученный при решении по первому варианту.

Ответ: Углекислый газ и водород необходимо смешать в объемном соотношении 15:27.