混合气体的计算hunhe qiti de jisuan

理想气体定律也适用于混合气体。
❶根据分压定律，各组分物质的量和分压力分别为n₁,n₂,p₁,p₂，它们的总物质的量和总压力分别为 n,p，则 p=p₁+p₂,n=n₁+n₂，由公式PV=nRT，则得：

(p₁+p₂)V=(n₁+n₂) RT

例 含有14g氮气和3g氢气的混合气体，在300K时占体积50L，试求各气体的分压力和混合气体的总压力。
解 先求出各气体的物质的量再求其分压力。氮气的摩尔质量为28g·mol^-1，氢气的摩尔质量2g·mol^-1。n(N₂)=14/28=0.5(mol),n(H₂)=3/2=1.5(mol)，所以

p（总）=p(N₂)+p(H₂)
＝2.493×10⁴+7.479×10⁴＝9.972×10⁴ (Pa)
答 氮气的分压是2.493×10⁴ pa，氢气的分压是7.479×10⁴Pa，总压是9.972×10⁴ pa。

❷混合气体与其他气体混合后燃烧，由气体体积的变化求得组分气体的体积或各组分的物质的量。
例 将体积为2L的密闭容器中的空气抽出，充入甲烷和一氧化碳的混合气，再充入过量的氧气，然后点火使之完全燃烧，在t₁＝227℃时，测得容器内的压力p₁＝4.427×10⁵Pa，在t₂＝-13℃时，测得容器内的压力p₂＝1.915×10⁵Pa。已知通入的氧气是混合气体需要氧气的2.5倍，求燃烧前充入的甲烷和一氧化碳各是多少摩尔？
解 首先，由气态方程确定两种状态下混合气体总物质的量n₁及n₂:

其次，根据反应前后物质的量的变化确定甲烷及一氧化碳的物质的量。设充入甲烷xmol，一氧化碳ymol，氧zmol，则

CM₄+2O₂＝CO₂+2H₂O
xmol　2xmol　xmol　2xmol
2CO + O₂＝ 2CO₂
ymol　0.5ymol　ymol

据上分析可列方程组：
2x=0.213-0.177/2.5(2x+0.5y)
＝z/x+y+(z-2x-0.5y)=0.177解之得x=0.018,y=0.06,z=0.165
答 燃烧前有甲烷0.018 mol，一氧化碳0.06 mol。
❸通过计算混合气体的平均相对分子质量求各组分的体积。若有A,B,C 3种气体，它们的物质的量、摩尔质量和气体的体积 (同温、同压) 分别为n(A),n(B),n (C),Mr (A),Mr (B),Mr(C) 和V (A),V (B),V (C)，则平均相对分子质量:

例 在标准状况下，含有氢气、一氧化氮和二氧化氮的混合气体通入水中，溶液质量增重10.8g，气体体积缩小为5.6 L，气体的密度是相同条件下氢气密度的9.4倍。计算混合气体总体积多少升，氢气、一氧化氮和二氧化氮各多少升？
解 在混合气体通入水中时发生二氧化氮与水的反应，设二氧化氮物质的量为 (NO₂)，反应生成的一氧化氮的物质的量为n(NO)，氢气的体积V(H₂)，反应方程：

3NO₂　+　H₂O　=　2HNO₃　+　NO　增重
3mol　18g　2×63g　1mol　(2×63-18)g
n(NO₂)mol　n(NO)　10.8g

原混合气体的总体积：
5.6L-反应后生成NO的体积+NO₂的体积

答 混合气体总体积是 10.08L，其中含氢气2.24L，一氧化氮1.12L，二氧化氮6.72L。

❹ 采用气体分析法，将混合气体依次通过吸收剂，使各组分依次吸收，在相同温度和压力下测得每次吸收后体积的减少，就是所吸收气体的体积。
例 为测定铁里碳.硅.硫的百分含量，使10g样品在氧气中充分燃烧，并将生成的气体冷却，测定其体积在标准状况下为567cm³ （不含氧气），再使混合气先通过浓硝酸，再通过澄清的石灰水充分吸收，将生成的白色沉淀滤出后干燥，称其质量为2.5g。将燃烧后生成的固体加盐酸并煮沸，溶解后过滤，滤出的残渣经煅烧，冷却，称得质量为0.75g，试计算生铁里的碳、硅、硫的百分含量各是多少？
分析 按题意，铁经充分燃烧后，各元素可生成高价氧化物(硫只能氧化成+4价)
S+O₂＝SO₂　C+O₂＝CO₂
Si+O₂＝SiO₂　4Fe+3O₂＝2Fe₂O₃由此分成两部分——气体和固体。燃烧生成的气体通过浓硝酸时，二氧化碳不反应，二氧化硫被氧化：

SO₂+2HNO₃＝H₂SO₄+2NO₂↑
3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO↑

二氧化碳、一氧化氮通过石灰水时，只有二氧化碳发生反应：

CO₂+Ca(OH)₂＝CaCO₃(白色，↓)+H₂O

燃烧生成的固体 二氧化硅和三氧化二铁可结合成Fe₂O₃·2SiO₂或Fe₂(SiO₃)₃等形式。铁、硅的化合物在盐酸中溶解并生成胶状固体颗粒。据上，可图解为：

解 确定生铁中碳的百分含量。设生铁中碳物质的量为n(C)mol，则：

含碳百分比为

其次，确定生铁中硫的含量m(S)及百分含量。已知混合气体的物质的量为
567/22400=0.0253(mol); 则二氧化硫的物质的量为0.0253-0.025=0.0003(mol)。

最后，确定生铁中硅的含量m(Si)。若铁、硅的化合物以Fe₂(SiO₃)₃的形式存在

答生铁里含碳3%，含硫0.096%，含硅3.5%。