Задачи на закон или правило Генри-ДальтонаСуть закона Генри-Дальтона состоит в том, что концентрация растворённого в природной воде того или иного газа, помимо температуры (чем выше температура воды, тем растворимость газа уменьшается) и минерализации (чем выше минерализация воды, тем растворимость газа также уменьшается), зависит от природы самого газа и от его парциального давления в газовой смеси, например, в воздухе. В атмосферном воздухе содержатся многие газы; помимо азота, кислорода и аргона, в ничтожно малых количествах, другие инертные газы, а также аммиак, метан и другие углеводороды, различные окислы азота, окислы углерода, серосодержащие газы и др. Вместе с тем, мы не можем говорить о том, чем меньше содержится того или иного газа в воздухе, тем его концентрация в природных водах ниже. Некоторые воздушные газы имеют весьма высокую растворимость, в первую очередь, аммиак, а также сероводород, сернистый газ, хлористый водород и нек. др. Существуют газы умеренной растворимости, например, углекислый газ, окисляя азота. Такие газы, как азот и кислород относят, обычно, к газам плохо растворимым.
Задача 252 Какова максимально возможная концентрация (мг/л) молекулярного азота (N2) в пресной воде при выбранном парциальном давлении (например, 760 мм.рт.ст.) и данной температуре? Содержание молекулярного азота в воздухе 976125 мг/м3. Растворимость азота в воде при нормальных условиях 15, 4 мл/л. Алгоритм решения подобных задач предложен еще во второй половине ХIХ в. Д.И. Менделеевым в своей книге «Основы химии». Решение: 1). Найдём плотность азота или возьмём это значение из прилагаемой ниже таблицы. Ρ = 28 г/моль (молярная масса азота): 22, 4 моль/л (молярный объём) = 1, 25 г/л. Переведём эту величину в мг/л. 1, 25 г/л = 1250 мг/л. 2). По условию, содержание молекулярного азота в воздухе 976125 мг/м3, следовательно, если 1 л N2 имеет массу 1250 мг, то какой объём (л) будет иметь N2, содержащийся в 1 м3 воздуха? 1250 мг – 1 л. 976125 мг – Х л. Х = 976125: 1250 =780, 9 л, т.е. концентрация азота в воздухе, равная 976125 мг/м3 (по условию задачи) соответствует 780, 9 л/м3. 3). Переведём 780, 9 л/м3 в % 1 м3 = 1000 л, т.е. 1000 л есть 100%, следовательно, 780, 9 л – 78, 1%. Это и есть % содержание азота в воздухе. Если в условии концентрация газа уже даётся в %, то предыдущие три действия не нужны. 4). Рассуждаем следующим образом. Если бы в воздухе содержалось 100% молекулярного азота, тогаз растворялся бы при парциальном давлении 1 атм. или760 мм.рт.ст. (нормальное атмосферное давление). 100% - 1 атм. 78, 1% - Х атм. Х = 78, 1: 100 = 0, 781 атм, т.е. азот воздуха растворяется именно при этом парциальном давлении. 5). Растворимость N2 при 1 атм. 15, 4 мл/л, а при 0, 781 атм. – Х мл/л. Отсюда Х = 12, 03 мл/л. 6). Переведём концентрацию азота в воздухе из мл/л в мг/л, поскольку это требуется по условию задачи. Используем значение плотности азота. 1000 мл N2 «весит» 1250 мг, следовательно, 12, 03 мл «весят» (1250 ∙ 12, 3: 1000) 15, 375 мг/л Это и есть ответ.
Варианты задачи 252 Какова максимально возможная концентрация (в мг/л) газа (конкретный газ и его химическая формула указаны в таблице) в природной воде при её определенной температуре и минерализации, если его растворимость (в мл/л) при данных условиях и парциальном давлении 1 атм. указана в таблице. Содержание данного газа в воздухе (в мг/м3) также указано в прилагаемой таблице.
Плотности некоторых газов
|
