Горизонты химииБанк олимпиадШкольный этап · 9 класс
Задание № 4
2022/23 · группа 2 · страница 8
Условие
Общее условие:
Плотность смеси двух инертных газов равна плотности воздуха при тех же условиях.
Условие:
Выберите пары газов, из которых может состоять такая смесь.
Варианты ответов:
o Гелий и неон
o Неон и аргон
o Аргон и криптон
o Азот и кислород
o Гелий и аргон
o Неон и криптон
o Аргон и ксенон
Условие:
Предполагая, что в сосуде находится смесь самого лёгкого и самого тяжёлого
нерадиоактивного инертного газа, вычислите объёмную долю лёгкого компонента смеси.
Ответ выразите в процентах, округлите до целых.
Самопроверка
Ответы и оценивание
Правильные ответы:
o Неон и аргон
o Гелий и аргон
o Неон и криптон
По 1 баллу за каждый верный ответ, штраф 1 балл за лишние пункты
Всего — 3 балла
Ответ: [79; 81]
Точное совпадение ответа — 2 балла
Решение и пояснение
Решение.
Сразу исключаем из рассмотрения смесь кислорода с азотом, поскольку кислород нельзя
назвать инертным газом, если иметь в виду реакционную способность. Равенство плотностей
означает равенство средних молярных масс газообразных смесей. Если смесь содержит два
газа с молярными массами M1 и M2, то средняя молярная масса смеси будет находиться
в интервале от M1 до M2. Средняя молярная масса воздуха равна 29 г/моль. Следовательно,
один из инертных газов должен иметь молярную массу ниже 29 г/моль, а другой – выше
29 г/моль. Среди инертных газов, удовлетворяющих первому условию, есть только два – гелий
и неон. Второй компонент смеси может быть любым из оставшихся газов – это аргон, криптон
или ксенон.
Возможные варианты смеси: неон и аргон, гелий и аргон, неон и криптон.
Самый лёгкий инертный газ – гелий, самый тяжёлый нерадиоактивный инертный газ – ксенон.
Средняя молярная масса смеси задаётся выражением Mср = M1χ1 + M2χ2, где χ – мольная доля
газа, совпадающая с объёмной долей. Сумма мольных долей равна 1. В нашем случае 29 = 4χ1
+ 131(1–χ1), откуда χ1 = 0.8 или 80%.