Весовой, объемный и мольный состав

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

Весовая доля х_i, какого-либо компонента определяется отношением массы G _i, данного компонента к массе всей смеси G:

; ;

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

можно написать:

+

или сокращенно:

(48)

 

Пример 1. Смесь состоит из двух компонентов: G₁= 500 кг, G₂ = 1500 кг. Определить весовую долю каждого компонента в смеси.

Решение. Весовая доля первого компонента:

Весовая доля второго компонента:

Весовую долю второго компонента можно определить также, используя равенство (48):

Мольная доля х , какого-либо компонента смеси определяется как отношение числа киломолей N , данного компонента и общему числу киломолей N смеси:

; ;

Учитывая, что

Получим (49)

Зная' мольную долю в смеси и молекулярный вес каждого компонента, можно определить средний молекулярный вес смеси по формуле:

или (50)

Пересчет мольных долей в весовые можно проводить по формуле:

(51)

Пример 2. Смесь состоит из 500 кг бензола и 250 кг толуола. Определить мольный состав смеси.

Решение. Молекулярный вес бензола равен 78, толуола - 92. Число килограмм-молей равно:

бензола

толуола

общее число килограмм-молей:

Мольная доля бензола равна:

Для толуола мольная доля может быть найдена из равенства (49):

 

откуда:

 

Пример 3. Пользуясь данными Примера 2, определить средний молекулярный вес смеси.

Решение. В Приложении 2 находим молекулярный вес компонентов: для бензола М= 78, для толуола М = 92. Мольные доли (см. Пример 2): бензола = 0,70, толуола = 0,30. Подставляя эти значения в формулу (50), получим:

Объемная доля v _i компонента в смеси равна отношению объема V _i данного компонента к объему всей смеси V:

; ;

Учитывая, что

Можно написать: (52)

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:

Объемная доля в смеси:

метана

этана (см. формулу 52):

 

 

Задачи

 

88. Смесь состоит из трех компонентов: н-пентана (G₁ = 100 кг), н-гексана (G₂ = 60 кг) и н-гептана (G₃ = 40 кг). Определить весовую и мольную доли этих компонентов в смеси.

89. Определить мольный состав смеси, состоящей из н-пентана (G₁= 30 кг) и н-гептана (G₂ = 20 кг).

90. Определить мольный состав и средний молекулярный вес смеси двух компонентов, если для первого компонента G₁= 2500 кг, М₁ = 108, а для второго G₂ =1500 кг и М₂ = 160.

91. Определить мольную долю следующих фракций в нефти:

 

Фракции:	Масса, кг.	Молекулярный вес
Бензиновая
Лигроиновая
Керосиновая
Соляровая
Мазут

 

92. Газовая смесь состоит из компонентов (об.%): H₂ – 0,6;СН₄ -15,9; С₂Н₄ - 19,8; С₂H₆ – 14, 9; С₃Н₆ - 22,4; С₃Н₈ - 4,7; изо-С₄Н₈ – 6,9; н-С₄Н₈ – 10,0; _С4Н6 – 2,6; изо-С₄Н₁₀ и н-С₄Н₁₀ – 2,2. Определить мольный и весовой состав смеси. [ОЛ 3, 9]

 

 

ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ

Общие положения работы в лаборатории

Для работы в лаборатории допускаются только те студенты, которые изучили и успешно сдали зачет по правилам техники безопасности работы в химической лаборатории.

После сдачи зачета по правилам техники безопасности и получения от преподавателя на выполнение одной из работ из лабораторного практикума студент обязан:

1) внимательно изучить методику проведения и меры предосторожности при выполнении данной работы;

2) сдать зачет по методике проведения и мерам предосторожности при выполнении данной работы и получить на разрешение полученного задания;

3) перед выполнением работы надеть спецодежду (халат), получить у лаборанта необходимые реактивы и приступить к выполнению работы.

В процессе выполнения работы студенту запрещается:

1) оставлять работающие приборы или установку без присмотра либо поручать наблюдение за ними другим студентам, не знающим мер безопасной работы на этих приборах или установке;

2) выливать в раковины низкотемпературные охлаждающие смеси, остатки агрессивных или органических веществ и выпускать в атмосферу лаборатории остаточные газы из приборов или установки;

3) устранять возникшие неисправности на работающих приборах или установке;

4) пить воду из лабораторной посуды и принимать пищу в помещении лаборатории.