Основные понятия и определения

1. Моль (М, моль) – единица количества вещества

1 моль – количество вещества, которое содержит 6,0210²³ структурных единиц (атомов, молекул или ионов);

2. N_а – постоянная Авогадро (6,0210²³) число структурных единиц в 1 моле любого вещества;

3. М_В – молярная масса (масса 1 моля вещества) – отношение массы вещества к его количеству;

4. 22, 4 дм³ – объем 1 моля любого вещества ( газа) при н.у.;

5. Нормальные условия: температура – 298 К (25 ^оС)

давление 101,3 кПа ( 760 мм рт.ст);

6. Состав любого сложного вещества принимается за единицу

(или 100 %): А + В = 1 или А + В = 100 %

А + В + С = 1 или А + В + С = 100 %

Тогда массовая доля компонента А (или Б) W(A) [или W(Б)] равна:

[ m(A) – масса компонента А, г; m – масса всей системы, г].

W(A) =	m(A)	или	W(A) =	m(A)	·100, % (масс.)
	m			m

Перечень сокращений

m – масса сырья и продуктов, кг;

V – объем газообразных продуктов или растворов, м³ ;

M – молярность раствора;

Н (δh) – энтальпия, кДж/моль;

С – теплоемкость, кДж/моль·К;

100 – коэффициент пересчета на проценты.

Раздел 1 Состав технических материалов

Различают 3 агрегатных состояния веществ и материалов: газообразный, жидкий и твердый.

Исходное сырье обычно является техническим веществом (материалом), а целевые продукты – реактивами.

Технические вещества (материалы), в отличие от реактивов, содержат значительное количество различных примесей. Реактивы, в зависимости от содержания примесей, классифицируются следующим образом: Ч (чистый), ЧДА (чистый для анализа), ХЧ (химически чистый) и ОСЧ (особой чистоты).

Состав реальных технических веществ или материалов принимают за 100 %.

1 Газовые смеси

Масса ( в граммах) в смеси n газообразных компонентов вычисляется по формуле:

V1	М1	+V2	М2	+.........Vn	Мn	=Vn	М	(1)
	22,4		22,4		22,4		22,4

где V_n – объем; М_n – молярная масса i –го газа;

22,4 –объем 1 моля газа при 273 К (0 ^оС) и 101, 32 КПа (1 атм).

Массовый процент (А_i) и объемный процент (V_i) отдельного i–го компонента газа рассчитывается по формулам:

Ai =	Мi ·Vi	·100, мас.%	(2)
	М1·V1+ М2·V2+……..

где g_i – массовое содержание i–го компонента газа в смеси.

Vi=	gi /Mi	·100, об.%	(3)
	g1 /M1 + g2 /M2 +……..

Зависимость между давлением (Р), объемом (V) и температурой (Т, К) газообразных веществ определяется так называемым уравнением состояния газа (урнение Менделеева-Клапейрона):

РV=RT (4)

где R – универсальная газовая постоянная, (R=8,314 дж/моль·К)

Масса 1 м³ пара (при данных Т и Р) равна:

G =0,12	М·рНАС	, г/м^3	(5)
	Т

где р_НАС – давление насыщенного пара при температуре Т. Отсюда:

рНАС = 8,33	G·Т	, кПа	(6)
	М

Пример 1

Вычислить массовой состав газовой смеси (при н.у.)

Дано: объемный состав (% об.): CО₂ – 20%, О₂ –30 %, N₂ –50%.

Решение: В соответствии с формулой 2

Ai =	Мi ·Vi	·100, % (мас.)
	М1·V1 + М2·V2 + М3·V3

где М_i – молярная масса i –го вещества; V_i – его объем.

А (СО₂) = 44·20 / (44·20+32·30+28·50) ·100 = 27,16 % (мас.)

А (О₂) = 32·30 / (44·20+32·30+28·50) ·100 = 29,63 % (мас.)

А (NО₂) = 28·50 / (44·20+32·30+28·50) ·100 = 43,21 % (мас.)

Ответ: CО₂ – 27,16 %; О₂ – 29,63 %; N₂ – 43,21 %.

Пример 2

Определить массовое содержание пара (G, %) во влажном воздухе.

Дано: Т=293 К, р_НАС =2338,5 Па (при 293 К), М_Н2О =18 г

Решение: Сначала определяем массу пара в г/м³ (формула 5)

G(г) =0,12	М·рНАС	=0,12	18·2338,5	=17,24 г/м^3
	Т		293

Учитывая, что 18 г (1 моль Н₂О) → 22,4 л

17,24 г Н₂О → Х = 17,24·22, 4/18 = 21,45 л

т.е. 21,45 л = 0,0215 м³ = 2,15 %

или

G(%) =	G(г)·22,4 ·100	=	17,24·22,4·100	=2,15 %
	М·1000		18·1000

Ответ: содержание пара в воздухе G=2,15%

(или масса сухого воздуха: 100 – 2,15=97,85%).