Question

理工学科->化学

空气的成分按质量计算,氮气占百分之75.47,氧气占百分之23.2,其他气体占百分之1.33,已知在标准情况下空气的密度为1.293g/L氮气的密度为1.251g/L,氧气的密度为1.429g/L.求空气的成分按体积计算时,氮气,氧气和其他气体各占百分之几

Answer 1

解：
在温度压强相同的情况下，同样体积的氮气与氧气质量比为其相对分子质量之比，氮气的相对分子质量是 14.0067×2 = 28.0134 。氧气的相对分子质量是 15.9994×2 = 29.9988 。也就是说，同样体积氮气与氧气质量比为 28.0134 : 29.9988 。

在空气中，氮气与氧气的质量比为 75.47 : 23.20
设氧气体积为 V ，氮气体积是氧气体积的 x 倍。那么氮气体积是 Vx

(V·氮气密度) : (V·氧气密度) = 28.0134 : 29.9988
(Vx·氮气密度) : (V·氧气密度) = 75.47% : 23.20%

二式相除，得到
1/x = (28.0134 ÷ 29.9988) ÷ (75.47% ÷ 23.20%)
算得 x = 3.483(6)
有效数字应该是四位，多留一位以便之后计算。
如果使用整数的相对原子质量，x = 3.48538……

设其它气体体积分数 a% ，密度为 ρ 。
氧气体积分数为 (1 - a%)/(x + 1)，则氮气体积分数为 x(1 - a%)/(x + 1) 。这里边 x 是已经求出来的，是系数，a 才是未知数。

所有气体的体积分数分别乘以其密度之和，等于空气的密度。根据条件，可以列出方程组
ρa% + (1 - a%)/(x + 1)ρ氧气 + x(1 - a%)/(x + 1)ρ氮气 = ρ空气
ρa% / ρ空气 = 1.33%

由下边这个方程得到 ρ = 0.0133ρ空气 / a%
于是上边那个方程变成如下形式
1.33ρ空气 + (1 - a%)/(x + 1)ρ氧气 + x(1 - a%)/(x + 1)ρ氮气 = ρ空气
其中ρ空气、ρ氧气、ρ氮气 还有 x 都是已知的了。带入所有已知量，得到 a% = 1.154% ；
如果使用整数的相对原子质量，a% = 0.01152984…… ≈ 1.15%

氮气体积分数 x(1 - a%)/(x + 1) = 76.80%
氧气体积分数 (1 - a%)/(x + 1) = 22.05%

如果使用整数相对原子质量，氮气体积分数为76.81%，氧气体积分数为22.04%

Answer 2

标准状态下,相同体积的气体所含气体分子数相等

取1.293g空气,其中
V氮气/总体积=0.7547*1.293/1.251=78.00376%
氧气体积/总体积=0.232*1.293/1.429=20.992%
其它气体体积/总体积=(空气体积-氮气体积-氧气体积)/总体积=1.0042%

Answer 3

成分 氮气 氧气 稀有气体 二氧化碳 其他气体及杂质
% 78% 21% 0.94% 0.03% 0.03%

Answer 4

氧21%
氮78%
二氧化碳0.09%
剩下的是稀有气体
（P。S：要过程么？）