Вычисление массовой доли элемента или вещества

Как вычислить массовую долю элемента в веществе

Массовая доля элемента ω(Э) % — это отношение массы данного элемента m (Э) во взятой молекуле вещества к молекулярной массе этого вещества Mr (в-ва).

Массовую долю элемента выражают в долях от единицы или в процентах:

ω(Э) = m (Э) / Мr(в-ва) (1)

ω% (Э) = m(Э) · 100%/Мr(в-ва)

Сумма массовых долей всех элементов вещества равна 1 или 100%.

Как правило, для расчетов массовой доли элемента берут порцию вещества, равную молярной массе вещества, тогда масса данного элемента в этой порции равна его молярной массе, умноженной на число атомов данного элемента в молекуле.

Так, для вещества АxВy в долях от единицы:

ω(A) = Ar(Э) · Х / Мr(в-ва) (2)

Из пропорции (2) выведем расчетную формулу для определения индексов (х, y) в химической формуле вещества, если известны массовые доли обоих элементов и молярная масса вещества:

Х = ω%(A) · Mr(в-ва) / Аr(Э) · 100% (3)

Разделив ω% (A) на ω% (В) , т.е. преобразовав формулу (2), получим:

ω(A) / ω(В) = Х · Ar(А) / У · Ar(В) (4)

Расчетную формулу (4) можно преобразовать следующим образом:

Х : У = ω%(A) / Ar(А) : ω%(В) / Ar(В) = X(А) : У(В) (5)

Расчетные формулы (3) и (5) используют для определения формулы вещества.

Если известны число атомов в молекуле вещества для одного из элементов и его массовая доля, можно определить молярную массу вещества:

Mr(в-ва) = Ar(Э) · Х / W(A)

Примеры решения задач на вычисление массовых долей химических элементов в сложном веществе

Пример 1. Определите массовые доли химических элементов в серной кислоте H2SO4 и выразите их в процентах.

1. Вычисляем относительную молекулярную массу серной кислоты:

Mr (H2SO4

) = 1 · 2 + 32 + 16 · 4 = 98

2. Вычисляем массовые доли элементов.

Для этого численное значение массы элемента (с учетом индекса) делят на молярную массу вещества:

Учитывая это и обозначая массовую долю элемента буквой ω, вычисления массовых долей проводят так:

ω(Н) = 2 : 98 = 0,0204, или 2,04%;

ω(S) = 32 : 98 = 0,3265, или 32,65%;

ω(О) = 64 : 98 =0,6531, или 65,31%

Пример 2. Определите массовые доли химических элементов в оксиде алюминия Al2O3 и выразите их в процентах.

1. Вычисляем относительную молекулярную массу оксида алюминия:

Mr( Al2

O3) = 27 · 2 + 16 · 3 = 102

2. Вычисляем массовые доли элементов:

ω(Al) = 54 : 102 = 0,53 = 53%

ω(O) = 48 : 102 = 0,47 = 47%

Как вычислить массовую долю вещества в кристаллогидрате

Массовая доля вещества — отношение массы данного вещества в системе к массе всей системы, т.е. ω(Х) = m(Х) / m,

где ω(X) — массовая доля вещества Х,

m(X) — масса вещества Х,

m — масса всей системы

Массовая доля — безразмерная величина. Её выражают в долях от единицы или в процентах.

Пример 1. Определите массовую долю кристаллизационной воды в дигидрате хлорида бария BaCl2·2H2O.

Молярная масса BaCl2·2H2O составляет:

М(BaCl2·2H2O) = 137+ 2 · 35,5 + 2 · 18 = 244 г/моль

Из формулы BaCl2·2H2O следует, что 1 моль дигидрата хлорида бария содержит 2 моль H2O. Отсюда можно определить массу воды, содержащейся в BaCl2·2H2O:

m(h3O) = 2 · 18 = 36 г.

Находим массовую долю кристаллизационной воды в дигидрате хлорида бария BaCl2·2H2O.

ω(H2O) = m(H2O)/m(BaCl2 · 2H2O) = 36 / 244 = 0,1475 = 14,75%.

Пример 2. Из образца горной породы массой 25 г, содержащей минерал аргентит Ag2S, выделено серебро массой 5,4 г. Определите массовую долю аргентита в образце.

Дано:

m(Ag )=5,4 г

m = 25 г

Решение

Определяем количество вещества серебра, находящегося в аргентите:

n(Ag ) = m(Ag) / M(Ag) = 5,4 / 108 = 0,05 моль.

Из формулы Ag2S следует, что количество вещества аргентита в два раза меньше количества вещества серебра.

Определяем количество вещества аргентита:

n(Ag2S) = 0,5 · n(Ag) = 0,5 · 0,05 = 0,025 моль

Рассчитываем массу аргентита:

m(Ag2S) = n(Ag2S) · М(Ag2S) = 0,025 · 248 = 6,2 г .

Теперь определяем массовую долю аргентита в образце горной породы, массой 25 г.

ω(Ag2S) = m(Ag2S) / m = 6,2/25 = 0,248 = 24,8%.

Найти:

ω(Ag2S) = ?

Определение массовой доли

Определение массовой доли (ω) вещества

Многие характеристики вещества являются суммой нескольких составляющих, каждая из которых представляет определенную долю от целого. Математически долю каждой составляющей определяют как частное от деления части на целое (меньшей величины на большую).
Важными характеристиками состава многокомпонентных систем (молекул, смесей веществ, растворов, сополимеровСополимеры – высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых содержат два (и более) типа структурных звеньев.) являются массовые, мольные и объёмные доли отдельных компонентов.

Массовая доля компонента (вещества, химического элемента) – содержание компонента в многокомпонентной системе (смеси веществ, растворе, молекуле), определяемое как отношение массы этого компонента к суммарной массе всех компонентов системы.

Таким образом, для нахождения массовой доли вещества в смеси (и решения обратной задачи) служит соотношение: ω(вещества) = m(вещества) / m(смеси). Массовую долю элемента в веществе можно определить, используя молярные массы:
ω(элемента) = M(элемента) / M(вещества).

Например, массовая доля водорода ω(H) в этиловом спирте С2Н5ОН вычисляется следующим образом:

Часто долю выражают в процентах. Для этого полученный результат умножают на 100. То есть в данном случае ω(H)=13%. Это означает, что в каждом г (кг, т) С2Н6O содержится 0,13 г (кг, т) водорода или каждые 100 г (кг, т) С2Н6O содержат 13 г (кг, т) водорода.

Задача 1.

Вычислить массовые доли каждого из элементов, входящих в состав углеводорода, формула которого C6H12.

Задача 2. Из нефти получают бензин (массовая доля его в нефти составляет 25%) и мазут (55%). При дальнейшей переработке мазута получают еще некоторое количество бензина (60% от массы мазута). Рассчитайте массу бензина, который будет получен из нефти массой 200 кг.

Задача 3. Смесь ацетата натрия с избытком гидроксида натрия прокалили. После прокаливания масса сухого остатка оказалась в 1,136 раза меньше массы исходной смеси. Вычислите массовые доли компонентов исходной смеси.

Решение
При сплавлении ацетата натрия CH3COONa с гидроксидом натрия образуется метан CH
4
(реакция Дюма).
Уравнение реакции:


 

Молекула. Молекулярная масса. Массовая доля элемента. 

На данный момент известно около 120 разных химических элементов, из которых в природе можно обнаружить не более 90. Многообразие же различных химических веществ вокруг нас несоизмеримо больше этого числа.
Связано это с тем, что крайне редко химические вещества состоят из отдельных, не связанных между собой атомов химических элементов. Таким строением в обычных условиях обладает лишь небольшой ряд газов называемых благородными — гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон. Чаще же всего, химические вещества состоят не из разрозненных атомов, а из их объединений в различные группировки.
То есть атомы большинства химических элементов способны связываться друг с другом. Чаще всего в результате этого получаются молекулы – частицы, представляющие собой группировки из двух или более атомов. Например, химическое вещество водород состоит из молекул водорода, которые образуются из атомов следующим образом:

Рисунок 3. Образование молекулы водорода 

Образовывать связи друг с другом могут и атомы разных химических элементов, так, например, при взаимодействии атома кислорода с двумя атомами водорода образуется молекула воды:

Рисунок 4. Образование молекулы воды

Поскольку каждый раз рисовать атомы химических элементов и подписывать их неудобно, для отражения состава молекул были придуманы химические формулы. Так, например, формула молекулярного водорода записывается как Н2, где число 2, написанное подстрочным шрифтом справа от символа атома водорода, означает количество атомов данного типа в молекуле. Таким образом, формулу воды можно записать как H2O. Единица, которая должна показывать количество атомов кислорода в молекуле, согласно принятым в химии правилам, не пишется. Числа, обозначающие количества атомов в составе одной молекулы называют индексами.
Рассмотрим еще несколько примеров химических формул веществ. Так, формула аммиака записывается как NH3, что говорит о том, что каждая молекула аммиака состоит из одного атома азота и трех атомов водорода.
Нередко встречаются молекулы, в которых можно насчитать несколько одинаковых групп атомов. Например, из формулы сульфата алюминия Al2(SO4)3, можно сделать вывод о том, что в составе молекулы данного вещества находятся две группы атомов SO4.
Таким образом, химические формулы веществ однозначно характеризуют как их качественный, так и количественный состав.
Из всего вышесказанного логично вытекает закон постоянства состава вещества, установленный еще в 1808 году французским ученым Жозефом Луи Прустом, и звучит он следующим образом:

Любое чистое химическое вещество имеет постоянный качественный и количественный состав, не зависящий от способа получения этого вещества.

Поскольку любое химическое вещество является совокупностью молекул одинакового состава, это приводит к тому, что пропорции между атомами химических элементов в любой порции вещества такие же, как и в одной молекуле данного вещества. Все различия в химических свойствах веществ зависят от количественного и качественного состава молекул и кроме того, от порядка связей атомов между собой, если таковое возможно.
Таким образом, можно дать следующее определение термина молекула:

Молекула – это наименьшая частица какого-либо химического вещества обладающая его химическими свойствами.

Аналогично относительной атомной массе, существует также и такое понятие как относительная молекулярная масса Mr:

Относительная молекулярная масса (Mr) вещества это отношение массы одной молекулы этого вещества к одной двенадцатой массы одного атома углерода (1 атомной единице массы).

Таким образом, очевидно, что относительная молекулярная масса складывается из относительных атомных масс элементов, каждая из которых помножена на количество атомов данного конкретного типа в одной молекуле. Так, например, относительная молекулярная масса молекулы азотной кислоты HNO3 складывается из относительной атомной массы водорода, относительной атомной массы азота и трех относительных атомных масс кислорода:

Для описания качественного и количественного состава вещества используют такое понятие как массовая доля химического элемента w(X):

Массовая доля (ω) химического элемента в веществе — это отношение относительной атомной массы Ar(X) данного элемента, помноженной на число его атомов в молекуле, к относительной молекулярной массе Ar(X) данного вещества.

где ω(Х) — массовая доля элемента X; Аr(Х) — его относительная атомная масса; n — число атомов X в одной молекуле вещества; Мr — относительная молекулярная масса химического вещества.
Чаще всего, массовую долю химического элемента выражают в процентах, в этом случае формульное выражение массовой доли в процентах ω%(Х) будет иметь вид:

Рассчитаем в качестве примера массовые доли водорода, азота и кислорода в молекуле азотной кислоты (НNO3):

Массовая доля элемента в веществе — Учебник по Химии.

7 класс. Григорович

Учебник по Химии. 7 класс. Григорович — Новая программа

Химическая формула вещества содержит определенную информацию. Она не только отображает качественный состав вещества (т. е. информацию о химических элементах, из которых она состоит), но и его количественный состав.

Например, в молекуле воды на два атома Гидрогена приходится один атом Оксигена. Суммарная относительная атомная масса атомов Гидрогена равна 2 (2 • Аr(Н) = 2 • 1 = 2), а относительная атомная масса атома Оксигена равна 16 (Аr(О) = 16). Следовательно, на 2 массовые части Гидрогена в воде приходится 16 массовых частей Оксигена.

Чтобы описать количественный состав веществ, используют массовую долю элемента в соединении, которую можно вычислить по химической формуле. Массовая доля элемента показывает, какая часть массы вещества приходится на атомы данного элемента. Ее вычисляют как отношение атомной массы данного элемента с учетом числа его атомов в молекуле к относительной молекулярной массе вещества:

где w(Е) — массовая доля химического элемента Е, выраженная в долях единицы;

п — число атомов элемента Е, обозначенное индексом в формуле соединения;

А — относительная атомная масса элемента Е;

Мr — относительная молекулярная масса вещества.

Физическая суть массовой доли заключается в том, что она показывает массу атомов данного элемента в 100 г вещества. Массовая доля может выражаться в долях единицы или процентах. Чтобы перевести доли единицы в проценты, необходимо полученные по формуле значения умножить на 100 %. Сумма массовых долей всех элементов, которые входят в состав соединения, должна быть равна 1 или 100 %.

Пример 1. Вычислите массовые доли химических элементов в углекислом газе СO2.

Решение:

Вычислим относительную молекулярную массу углекислого газа:

Mr(СO2) = Ar(С) + 2 • Ar(О) = 12 + 2 • 16 = 44

Вычислим массовые доли Карбона и Оксигена:

Сумма массовых долей Карбона и Оксигена в углекислом газе должна быть равна 1, поэтому массовую долю Оксигена можно определить, вычитая из единицы массовую долю Карбона:

w(O) = 1 — w(С) = 1 — 0,273 = 0,727

Ответ: w(C) = 27,3 %, w(О) = 72,7 %

Пример 2. Вычислите массу атомов Оксигена, содержащихся в воде массой 1 кг.

Решение:

Вычислим массовую долю Оксигена в воде:

Массовая доля элемента показывает часть массы вещества, приходящуюся на данный элемент. Вычислим массу атомов Оксигена в воде массой 1 кг:

m(O) = w(O) • m(Н2O) = 0,889 • 1000 г = 889 г

Ответ: m(O) = 889 г.

Законы Пруста и Дальтона

До начала XIX в. измерениям масс веществ не придавали особого значения и в науке бытовала мысль, что состав вещества может изменяться в зависимости от способа его получения.

Жозеф Луи Пруст (1754-1826)

Выдающийся французский химик, сын аптекаря. С 11 лет изучал аптекарское дело. В лаборатории своего отца в одиночестве любил смешивать реактивы, в результате чего чуть не отравился ядовитым газом. С 14 лет изучал химию в Париже. Был руководителем кафедры химии в университете Мадрида. Пруст проводил исследования в различных областях химии — минералогии, фармации, аналитической химии, изучал пороховые смеси. Он изобрел лекарство от цинги и некоторые пищевые добавки, разработал технологию выделения сахара из винограда и свеклы. Открыл закон постоянства состава веществ.

И действительно, почему соединение всегда должно содержать, скажем, 4 г элемента X и 1 г элемента Y? Почему оно не может содержать 4,1 или 3,9 г X? Но если материя состоит из атомов, то соединение образуется в результате соединения одного атома X с одним атомом Y в одну молекулу, и никак иначе. В таком случае соотношения масс атомов X и Y должны быть постоянными и ни от чего не зависеть.

Проведя многочисленные опыты, французский химик Ж. Л. Пруст доказал постоянство соотношений масс элементов в различных веществах. На основании своих экспериментов он сформулировал закон постоянства состава вещества, который утверждает, что любое вещество имеет постоянный состав независимо от способа его получения. Например, кислород можно получить разложением разных веществ, но его формула всегда будет одинаковой — O2.

Позднее Дж. Дальтон определил, что атомы разных элементов могут соединяться в разных соотношениях, но эти соотношения всегда кратны относительным атомным массам элементов. Например, атомы Карбона и Оксигена могут образовывать молекулы СО (угарный газ) и СO2 (углекислый газ). Но в этом случае образуются разные вещества, для каждого из которых характерно постоянство состава. Эти исследования Дальтона со временем оформились в закон кратных соотношений.

Выводы:

1. Химическая формула содержит информацию о количественном составе вещества. По химической формуле можно определить соотношение масс атомов разных химических элементов в веществе.

2. По химической формуле вычисляют массовую долю элемента в веществе как отношение массы атомов данного элемента к относительной молекулярной массе вещества. Массовая доля элемента показывает, какая часть массы вещества приходится на данный химический элемент.

Контрольные вопросы

1. Каким способом можно определить количественный состав веществ?

2. Как определяется массовая доля элемента в веществе? Приведите формулу для ее вычисления.

3. Какова физическая суть понятия «массовая доля элемента в веществе»?

4. Выберите правильные утверждения: а) по химической формуле можно узнать, какие химические элементы входят в состав вещества; б) по химической формуле можно узнать соотношение атомов разных элементов в веществе; в) по химической формуле можно узнать, сколько атомов каждого элемента входит в состав молекулы вещества; г) по химической формуле можно узнать форму молекулы вещества.

5. Выберите правильный ответ. Массовая доля элемента в веществе показывает; а) во сколько раз масса одного атома больше массы молекулы; б) массу атомов данного химического элемента в 100 г вещества;

в) отношение массы атомов данного химического элемента к молекулярной массе; г) сколько атомов каждого элемента входит в состав молекулы.

Задания для усвоения материала

1. Вычислите массовые доли всех элементов в соединениях со следующими химическими формулами; a) NO2; б) РbСl2; в) Na2CO3; г) H2SO4; Д) Ва3(РO4)2.

2. Формула глюкозы С6Н12O6, формула сахарозы С12Н22O11 В каком веществе массовая доля Оксигена больше?

3. Вычислите массу атомов Гидрогена, которые содержатся в аммиаке NH3 массой 10 г.

4. Масса воды на Земле оценивается приблизительно в 1,45 • 1018 тонн. Вычислите, какая масса атомов Гидрогена и Оксигена содержится в этой массе воды.

Интересно, что…

По соотношениям масс атомов в XIX в. были определены химические формулы почти всех известных к тому времени веществ. Возможность выражения состава вещества простыми соотношениями стала одним из доказательств существования атомов.



100 ballov.kz образовательный портал для подготовки к ЕНТ и КТА

В 2021 году казахстанские школьники будут сдавать по-новому Единое национальное тестирование. Помимо того, что главный школьный экзамен будет проходить электронно, выпускникам предоставят возможность испытать свою удачу дважды. Корреспондент zakon.kz побеседовал с вице-министром образования и науки Мирасом Дауленовым и узнал, к чему готовиться будущим абитуриентам.

— О переводе ЕНТ на электронный формат говорилось не раз. И вот, с 2021 года тестирование начнут проводить по-новому. Мирас Мухтарович, расскажите, как это будет?

— По содержанию все остается по-прежнему, но меняется формат. Если раньше школьник садился за парту и ему выдавали бумажный вариант книжки и лист ответа, то теперь тест будут сдавать за компьютером в электронном формате. У каждого выпускника будет свое место, огороженное оргстеклом.

Зарегистрироваться можно будет электронно на сайте Национального центра тестирования. Но, удобство в том, что школьник сам сможет выбрать дату, время и место сдачи тестирования.

Кроме того, в этом году ЕНТ для претендующих на грант будет длиться три месяца, и в течение 100 дней сдать его можно будет два раза.

— Расскажите поподробнее?

— В марте пройдет тестирование для желающих поступить на платной основе, а для претендующих на грант мы ввели новые правила. Школьник, чтобы поступить на грант, по желанию может сдать ЕНТ два раза в апреле, мае или в июне, а наилучший результат отправить на конкурс. Но есть ограничение — два раза в один день сдавать тест нельзя. К примеру, если ты сдал ЕНТ в апреле, то потом повторно можно пересдать его через несколько дней или в мае, июне. Мы рекомендуем все-таки брать небольшой перерыв, чтобы еще лучше подготовиться. Но в любом случае это выбор школьника.

— Система оценивания останется прежней?

— Количество предметов остается прежним — три обязательных предмета и два на выбор. Если в бумажном формате закрашенный вариант ответа уже нельзя было исправить, то в электронном формате школьник сможет вернуться к вопросу и поменять ответ, но до того, как завершил тест.

Самое главное — результаты теста можно будет получить сразу же после нажатия кнопки «завершить тестирование». Раньше уходило очень много времени на проверку ответов, дети и родители переживали, ждали вечера, чтобы узнать результат. Сейчас мы все автоматизировали и набранное количество баллов будет выведено на экран сразу же после завершения тестирования.
Максимальное количество баллов остается прежним — 140.

— А апелляция?

— Если сдающий не будет согласен с какими-то вопросами, посчитает их некорректными, то он сразу же на месте сможет подать заявку на апелляцию. Не нужно будет ждать следующего дня, идти в центр тестирования, вуз или школу, все это будет электронно.

— С учетом того, что школьникам не придется вручную закрашивать листы ответов, будет ли изменено время сдачи тестирования?

— Мы решили оставить прежнее время — 240 минут. Но теперь, как вы отметили, школьникам не нужно будет тратить час на то, чтобы правильно закрасить лист ответов, они спокойно смогут использовать это время на решение задач.

— Не секрет, что в некоторых селах и отдаленных населенных пунктах не хватает компьютеров. Как сельские школьники будут сдавать ЕНТ по новому формату?

— Задача в том, чтобы правильно выбрать время и дату тестирования. Центры тестирования есть во всех регионах, в Нур-Султане, Алматы и Шымкенте их несколько. Школьники, проживающие в отдаленных населенных пунктах, как и раньше смогут приехать в город, где есть эти центры, и сдать тестирование.

— На сколько процентов будет обновлена база вопросов?

— База вопросов ежегодно обновляется как минимум на 30%. В этом году мы добавили контекстные задания, то что школьники всегда просили. Мы уделили большое внимание истории Казахстана и всемирной истории — исключили практически все даты. Для нас главное не зазубривание дат, а понимание значения исторических событий. Но по каждому предмету будут контекстные вопросы.

— По вашему мнению система справится с возможными хакерскими атаками, взломами?

— Информационная безопасность — это первостепенный и приоритетный вопрос. Центральный аппарат всей системы находится в Нур-Султане. Связь с региональными центрами сдачи ЕНТ проводится по закрытому VPN-каналу. Коды правильных ответов только в Национальном центре тестирования.

Кроме того, дополнительно через ГТС КНБ (Государственная техническая служба) все тесты проходят проверку на предмет возможного вмешательства. Здесь все не просто, это специальные защищенные каналы связи.

— А что с санитарными требованиями? Нужно ли будет школьникам сдавать ПЦР-тест перед ЕНТ?

— ПЦР-тест сдавать не нужно будет. Требование по маскам будет. При необходимости Центр национального тестирования будет выдавать маски школьникам во время сдачи ЕНТ. И, конечно же, будем измерять температуру. Социальная дистанция будет соблюдаться в каждой аудитории.

— Сколько человек будет сидеть в одной аудитории?

— Участники ЕНТ не за семь дней будут сдавать тестирование, как это было раньше, а в течение трех месяцев. Поэтому по заполняемости аудитории вопросов не будет.

— Будут ли ужесточены требования по дисциплине, запрещенным предметам?

— Мы уделяем большое внимание академической честности. На входе в центры тестирования, как и в предыдущие годы, будут стоять металлоискатели. Перечень запрещенных предметов остается прежним — телефоны, шпаргалки и прочее. Но, помимо фронтальной камеры, которая будет транслировать происходящее в аудитории, над каждым столом будет установлена еще одна камера. Она же будет использоваться в качестве идентификации школьника — как Face ID. Сел, зарегистрировался и приступил к заданиям. Мы применеям систему прокторинга.

Понятно, что каждое движение абитуриента нам будет видно. Если во время сдачи ЕНТ обнаружим, что сдающий использовал телефон или шпаргалку, то тестирование автоматически будет прекращено, система отключится.

— А наблюдатели будут присутствовать во время сдачи тестирования?

— Когда в бумажном формате проводили ЕНТ, мы привлекали очень много дежурных. В одной аудитории было по 3-4 человека. При электронной сдаче такого не будет, максимум один наблюдатель, потому что все будет видно по камерам.

— По вашим наблюдениям школьники стали меньше использовать запрещенные предметы, к примеру, пользоваться телефонами?

— Практика показывает, что школьники стали ответственнее относиться к ЕНТ. Если в 2019 году на 120 тыс. школьников мы изъяли 120 тыс. запрещенных предметов, по сути у каждого сдающего был телефон. То в прошлом году мы на 120 тыс. школьников обнаружили всего 2,5 тыс. телефонов, и у всех были аннулированы результаты.

Напомню, что в 2020 году мы также начали использовать систему искусственного интеллекта. Это анализ видеозаписей, который проводится после тестирования. Так, в прошлом году 100 абитуриентов лишились грантов за то, что во время сдачи ЕНТ использовали запрещенные предметы.

— Сколько средств выделено на проведение ЕНТ в этом году?

Если раньше на ЕНТ требовалось 1,5 млрд тенге из-за распечатки книжек и листов ответов, то сейчас расходы значительно сокращены за счет перехода на электронный формат. Они будут, но несущественные.

— Все-таки почему именно в 2021 году было принято решение проводить ЕНТ в электронном формате. Это как-то связано с пандемией?

— Это не связано с пандемией. Просто нужно переходить на качественно новый уровень. Мы апробировали данный формат на педагогах школ, вы знаете, что они сдают квалификационный тест, на магистрантах, так почему бы не использовать этот же формат при сдаче ЕНТ. Тем более, что это удобно, и для школьников теперь будет много плюсов.

Массовая доля элемента в веществе | План-конспект урока по химии (8 класс) на тему:

ВЫЧИСЛЕНИЕ МАССОВОЙ ДОЛИ ХИМИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА

Цели:

  • Создание условий для воспитания активности и самостоятельности при решении расчетных задач на вычисление относительной молекулярной массы вещества и массовой доли химического элемента, коммуникативности при работе в группах и парах переменного состава.
  • Создание условий для развития мыслительных способностей при выполнении операций сравнения, анализа, умения делать выводы, выявлять причинно-следственные связи
  • Организация деятельности учащихся на усвоение:

знаний: понятий: относительная молекулярная масса вещества, массовая доля химического элемента, доля как часть целого;

умений: вычислять и записывать значение относительной молекуляр-ной массы вещества, массовой доли химического элемента, проводить вычисления массовой доли химического элемента на примере алгоритма решения задач

навыков:

  1. определения относительной атомной массы по периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева;
  2. анализа качественного и количественного состава вещества по молекулярной формуле;
  3. вычисления относительной молекулярной массы вещества;
  4. вычислительных навыков;
  5. коммуникативных (умение слушать, формулировать вопросы и отвечать на них при работе в группах, парах)

Тип урока: изучение новых знаний

Методы и технологии: Методы активного обучения (АМО), технология групповой деятельности.

Формы обучения: фронтальная работа, работа в парах, группах, самостоятельная работа.

Оборудование:

  1. Компьютер
  2. Мультимедийный проектор, экран
  3. Набор изделий из минералов и самоцветов

Ход урока:

  1. Организационный момент

-Упражнение «Групповое гудение»- успокоение класса (АМО начала урока)

  1. Актуализация опорных знаний

— Упражнение на концентрацию внимания «Три хлопка» (хлопок только на счет три, а  при счете нарушаем последовательность номеров)

— Активная разминка «Лови мяч», повторяем опорные понятия: атом, молекула, простые и сложные вещества, относительная молекулярная и атомная массы, произношение символов химических элементов и т.д.

— Практическое задание

  • Определите качественный и количественный состав молекул.
  • Вычислите Мг веществ (работа в парах):
  1. NaAl[Si2O6]  (жемчуг)
  2. Cu2(CO3)(OH)2 (малахит)
  1. Изучение нового

(выход на тему урока)

Просмотр фрагмента  мультипликационного фильма «Мы делили апельсин»

 Эвристическая беседа  —  выход на понятие целое и доля.

 Проблемный вопрос — Как найти  массовую долю дольки в целом мандарине. Что нам необходимо знать? (обсуждение)

схема

150 г                             25 г

Аналогично с химическими веществами, тема урока массовая доля элемента в веществе.

Формулируем задачи урока:

Завершите опорные фразы

познакомиться…

научиться…

закрепить…

-Изучение материала.

Активное чтение фрагмента параграфа.

Завершите схему: Массовая доля элемента в веществе

— обозначается

— показывает

— измеряется

— принимает значения в пределах

— рассчитывается по формуле

— Применение знаний на практике (работа в группах по алгоритму)

Алгоритм вычисления массовой доли элемента в сложном веществе.

Задача. Вычислите массовую долю железа в соединении Fe3O4

Порядок действий

Пример

1. Записать дано.

2. Вычислить   Mr соединения.

3.Вычислить относительную массу всех атомов данного элемента. Для этого Ar (округленное значение взять из Периодической таблицы) элемента умножить на индекс при данном элементе

 (n Ar (A)).

4. Вычислить массовую долю (w) по формуле

w ( А)= n Ar (A) / Mr (АnВm ).

5. Записать ответ.

Дано: Fe3O4

Найти: w (Fe )-?

Mr (Fe3O4)= 3Ar (Fe)+ 4 Ar (О)= 56∙3 + 16∙ 4= 232

n Ar (Fe)= 3Ar (Fe)= 56∙ 3=168

w (Fe )= 168: 232=0,724  ( 72,4 %)

Ответ: w (Fe )= 0,724  ( 72,4 %)

Решают контекстные задачи:

1 группа

Малахит —  Cu2(CO3)(OH)2. Устаревшее химическое название — медная зелень углекислая.

С давних времен и по сегодняшний день малахит считается камнем-амулетом для детей. Хранящаяся в малахите сила, способна уберечь ребенка от опасности, изгнать страхи и успокоить. Амулет из малахита советовали носить на шее. В древности считали, что малахит связан с силами Вселенной и является их проводником на Землю. На Руси малахит считали камнем, исполняющим желания. Вычислите массовую долю меди в % в  малахите.

2 группа

Жемчуг состоит из перламутра, который является органоминеральным агрегатом карбоната кальция (в основном арагонита) и рогового вещества (конхиолина) NaAl[Si2O6]  Жемчуг растет в раковине моллюска, вследствие попадания в неё затравки (обычно в этой роли выступает песчинка). Впоследствии вокруг затравки начинается отложение перламутровых слоев. Люди придумали много легенд о его происхождении. Во многих народах ему приписывали лунное происхождение, скорее всего за его лунную форму. Вычислите массовую долю в % кремния в  жемчуге.

 

Проверяем решение задачи по этапам алгоритма.

4. Первичная проверка знаний

Задания

Вариант №1

Вариант №2

1. Составьте формулу данного соединения, указав в ответе общее число атомов в его соединении

Молекула метана состоит из одного атома углерода и четырёх атомов водорода

Молекула угарного газа состоит из одного атома углерода и одного атома кислорода

2. Рассчитайте относительную молекулярную массу

Метана

Угарного газа

3. Определите  массовую долю углерода

В метане

В угарном газе

5 Рефлексия.

 Изобразите на кружочках разного цвета то настроение, с которым вы уходите с занятия. (используются стикеры разного цвета)

Массовые доли элементы — Справочник химика 21

    Массовые доли элементов в минерале изумруде равны 5,06% Ве, 10,05% А1, 31,49% 51 и 53,40% О. Опре- [c.118]

    В состав химического соединения входят натрий, фосфор и кислород. Массовые доли элементов составляют (%) натрия — 34,6, фосфора — 23,3, кислорода 42,1. Определите простейшую формулу соединения. [c.13]

    С помощью химической формулы можно рассчитать массовые доли атомов различных элементов в веществе. Массовая доля элемента А ы(А) в веществе А В С определяется по формуле  [c. 240]


    Вычисление массовой доли элементов по формулам веществ [c.208]

    Нахождение формулы химического соединения по его известным массовым долям элементов. (Звездочкой отмечены задачи повышенной трудности.) [c.209]

    I, Вычисление массовой доли элементов (в процентах) по формулам [c.171]

    На основе данных о соотношении масс или о массовых долях элементов, входящих в состав вещества, можно определить химическую формулу этого вещества. [c.241]

    Решение. Эквивалентом элемента называется такое его количество, которое соединяется с 1 моль атомов водорода или замешает его в химических реакциях. Эквивалентная масса — масса 1 эквивалента, выраженная в г/моль. Массовая доля элемента в гидриде йу (эл.) =(100 —8,87) = 91,13%. Согласно закону эквивалентов [c.7]

    В соединении калия, хлора и кислорода массовые доли элементов равны соответственно 31,8 29,0 39,2 . Установите простейшую формулу этого соединения. [c.25]

    Определите простейшую формулу соединения калия с марганцем и кислородом, если массовые доли элементов в этом веществе составляют соответственно 24,7, 34,8 и 40,5%. Ответ КМпО . [c.14]

    Массовые доли элементов в минерале изумруда равны 5,06% Ве, 10,05% А1, 31,49% 51 и 53,40% О. Определите формулу минерала и представьте ее в В1вде соединения оксидов металлов. Ответ ЗВе0-Л120з-65102. [c.147]

    Задача. Рассчитать массовую долю элементов в сульфате кальция Са804. [c.208]

    Температура термообработки, Массовая дола элементов, %  [c.473]

    Массовая доля элемента (%), соответствующая появлению линии в спектре [c.114]

    Чаще массовую долю элемента в веществе выражают не в долях единицы, а в процентах  [c.17]

    В зависимости от поставленной задачи, свойств анализируемого вещества и других условий состав веществ выражается по-разному. Химический состав вещества может быть охарактеризован массовой долей элементов или их оксидов или других соединений, а также содержанием реально присутствующих в пробе индивидуальных химических соедииений или фаз, содержанием изотопов и т. д. Состав сплавов обычно выражают массовой долей (%) составляющих элементов состав горных пород, руд, минералов и т. д. — содержанием элементов в пересчете на какие-либо их соединения, чаще всего оксиды. Наиболее сложен так называемый фазовый или вещественный анализ, целью которого является определение содержания в пробе индивидуальных химических соединений, форм, в виде которых присутствует тот или иной элемент в анализируемом образце. При анализе органических соединений наряду с определением отдельных элементов (углерода, водорода, азота и т. д.) нередко выполняется молекулярный и функциональный анализ (устанавливаются индивидуальные химические соединения, функциональные группировки и т. д.). [c.5]

    П. В состав химического соединения входят Ка, Р и О. Массовые доли элементов, % N3 — 34,6, Р — 23,3 О — 42,1. Определите простейшую формулу. [c.7]

    Массовая доля элемента в сложном веществе-безразмерная величина, она всегда меньше единицы (wg [c.16]

    Упр. 25. Рассчитать массовые доли элементов в сульфате железа (III). [c.56]

    Массовая доля элемента в данном веществе — это отношение относительной атомной массы данного элемента, умноженной на ч ело его атомов в молекуле, к относительной молекулярной массе веш,ества  [c.13]

    Нахождение молекулярной формулы газообразного вещества основании его плотности и массовых долей элементов (процентного [c.179]

    Молекула Массовая доля. % Элемент с.близким содержанием в морской воде [c.215]

    О 1, Найдите формулы веществ, массовые доли элементов в которых следующие а) С — [c.14]

    Рассчитайте массовые доли элементов в соединениях а) СО2, б) Н28, в) СаС12.[c.237]

    Что такое массовая доля элемента в данном веществе  [c.13]

    Для выражения элементного состава сложного вещества используются массовые доли элементов, представляющие собой отношение части (массы элемента) к целому (массе вещества). Для того, чтобы эти величины стали более понятны, рассмотрим понятие моль атомов в сложном веществе . [c.55]

    Таким образом, без применения специальных приемов непосредственно спектрофотометрически возможно определение массовой доли элементов не ниже 5-10-5%, фотоколориметрически — н е ниже 1-10- % . Меньшие содержания находятся ниже чувствительности большинства абсолютных фотометрических методов анализа. На практике эти пределы могут быть снижены до Ы0 —Ы0 % за счет увеличения навески пробы, концентрирования и других приемов. [c.185]

    Массовая доля элемента X в сложном веществе, обозначаемая греческой буквой а (омега), равна отношению молярной массы атомов данного элемента М(Х), умноженной на число его молей п в моле вещества, к молярной массе вещества М(в-бй)  [c.56]

    Массовые доли элементов в сложном веществе. Обычно элементный состав вещества выражают в массовых долях, выраженных процентах. Вычислим, например, содержание магния в карбонате магния Mg Oa. Для этого подсчитаем молярную массу этого соединения. Она равна 24,3-1- 12-1-3-1б = 84,3 г/моль. Приняв эту величину за 100%, найдем содержание магния х = 24,3 100/84,3 = 28,8% (масс.). [c.35]

    Решение. Выше мы уже вычислили молярную массу Fe2(S04)g она равна 400 г/моль. Массовые доли элементов равны  [c.56]

    Для любого сложного вещества, находится ли оно в мо-номолекулярном или ассоциированном виде, можно определить количественный состав, т.е. содержание отдельных элементов, входящих в это вещество. Количественный состав сложного вещества, с одной стороны, передается отношением числа атомов элементов в молекуле (например, 1 Fe 3 С1 для РеС1з и Fe2 le), а с другой стороны, массовой долей элемента Э в этом веществе (wg) — отношением массы данного элемента Э (т ) во взятой порцни вещества к массе этой порщш (т,. )  [c.16]

    Определите массовые доли элементов (в процентах) А12О3 и Н О в гидроксиде алюминия А1(ОН)з. [c.238]

    Однако, зная только массовые доли элементов, мы можем установить лишь простейшую (или так называемую эмпирическую) формулу вещества. Поясним это на конкретном примере. Если вы уже изучали органическую химию, то вам известно о существовании веществ, имеющих молекулярные формулы jHg (ацетилен) и gHg (бензол). Соотношение числа атомов углерода и числа атомов водорода в молекулах этих веществ одинаково и равно 1 1. Поэтому массовые доли углерода и водорода в этих веществах также одинаковы. Таким образом, простейшая химическая формула, которую мы можем установить, исходя из массовых долей элементов, — это СН. Понятно, что эта формула противоречит нашим знаниям о валентности элементов, тем не менее, именно она выражает простейшее целочисленное отношение между числами атомов углерода и водорода в обоих веществах. [c.57]

    Что же еще, кроме массовых долей элементов, необходимо знать для установления молекулярной (истинной) форп1улы вещества Нужно знать его молекулярную массу В химии существуют различные экспериментальные способы определения молекулярных масс веществ. Что касается задач, в которых требуется установить молекулярные формулы, то в их условиях молекулярная масса либо просто указывается, либо приводятся данные, позволяющие рассчитать ее. [c.58]


Определение, примеры, проблемы, расчет ~ ChemistryGod

Массовая доля — это свойство смеси. Смесь — это физическая комбинация двух или более разных веществ. Типы смесей — растворы, суспензии и коллоиды.

Рисунок 1: Типы смесей: растворы (соль и вода), суспензии (почва и вода) и коллоиды (молоко) (слева направо)
[Источники изображений: Викимедиа, Flickr и общественное достояние]

По химии, большинство смесей представляют собой растворы, гомогенную смесь растворенного вещества и растворителя. Но приведенное ниже определение массовой доли применимо и к другим типам.

Содержание

Определение и формула

Массовая доля вещества в смеси — это отношение массы вещества к общей массе смеси. Он также известен как массовый процент или массовый процент при выражении в процентах. Поскольку массовая доля представляет собой отношение массы к массе, это безразмерная величина.

Для смеси

Здесь w i — массовая доля компонента i th , m i — масса компонента i th , и м T — общая масса смеси.

Общая масса смеси — это сумма масс каждого компонента.

Используя два приведенных выше уравнения,

Примечание: сумма всех массовых долей равна единице.

Примечание: массовая доля вещества не зависит от давления, температуры и местоположения; это интенсивное количество. Он остается постоянным, если не происходит химического изменения или чистого физического переноса какого-либо вещества. Итак, массовый процент вина (в приведенном выше примере) постоянен во всем мире.

Массовая доля растворенного вещества в растворе определяется как отношение массы растворенного вещества к массе раствора.

Пусть m растворенного вещества будет массой растворенного вещества и m раствора , массой раствора. Массовая доля растворенного вещества следующая:

Массовый процент

Массовая доля также известна как массовый процент, массовый процент, массовый процент или массовый процент, когда выражается в процентах.Это сокращенно мас.% Или мас.%.

Для раствора:

Связь с другими величинами

Массовая доля — это одна из величин, используемых для выражения состава смеси. Но есть также другие величины, такие как мольная доля, молярность, массовая концентрация и другие. Некоторые из них обсуждаются ниже.

Пропорция смешивания

Пропорция смешивания компонента — это относительное содержание этого компонента в смеси по сравнению с другими компонентами. Пусть m 1 будет массой чистого вещества 1 и m 2 , чистого вещества 2.Соотношение компонентов смеси составляет r m .

Теперь мы можем выразить w 1 и w 2 через r m .

Молярная доля

Мольная доля широко используется в химии и технике. Это также безразмерная величина, представляющая собой отношение молей компонента к общему количеству молей смеси. Обычно обозначается как x и .

Пусть n i будет моль i th компонента смеси.Общее количество моль в смеси

. Мольная доля компонента i th составляет x i .

Мы также знаем, что моль вещества — это отношение массы ( m i ) к молярной массе ( M i ).

Используя два приведенных выше уравнения,

Здесь

— средняя молярная масса смеси. Но мы тоже это знаем.

Подставив

,

Таким образом, мы установили связь между мольной долей и массовой долей.

Объемная доля

Объемная доля ( v i ) — это объем компонента ( V i ) к общему объему смеси ( V mix ).

Объем — это масса, разделенная на плотность.

Массовая концентрация

Массовая концентрация растворенного вещества ( ρ i ) — это отношение массы растворенного вещества ( m i ) к объему раствора ( V ).

Здесь

— плотность раствора ( ρ ).

Из приведенного выше уравнения массовая концентрация растворенного вещества — это массовая доля растворенного вещества, умноженная на плотность раствора.

Молярность или молярная концентрация

Молярность или молярная концентрация ( C i ) — это моль растворенного вещества ( n i ) на единицу объема раствора ( V ). Объем раствора обычно выражается в дециметровых кубах (дм 3 ).

Моль вещества — это масса, деленная на молярную массу. А плотность — это масса, разделенная на объем.

Процентный состав

Соединение состоит из различных элементов. Когда рассчитывается массовая доля элемента, она называется процентным составом этого элемента. Короче говоря, массовая доля и процентный состав одинаковы, когда речь идет об элементах соединения.

Решенные проблемы

Проблема 1: Воздух

Заявление: Воздух содержит 21% кислорода и 79% азота.Молярная масса кислорода и азота составляет 15,999 г моль -1 и 14,007 г моль -1 .

Решение: Вышеуказанные проценты даны не по массе, а в молях. Итак, в 100 моль воздуха содержится 21 моль кислорода и 79 моль азота.

Преобразуя моль в грамм,

Пусть w O 2 и w N 2 будут массовыми долями кислорода и азота соответственно.

Таким образом, массовая доля кислорода и азота составляет 23% и 77%.

Проблема 2: Газовая труба

Утверждение: Газовая труба содержит 2 моля диоксида углерода, 10 моль кислорода, 52 моль азота и 1,3 моль метана. Молярная масса водорода, углерода, азота и кислорода составляет 1,008 г-моль -1 , 12,011 г-моль -1 , 14,007 г-моль -1 и 15,999 г-моль -1 .

Решение: молярная масса диоксида углерода, кислорода, азота и метана должна быть M CO 2 , M O 2 , M N 2 и М СН 4 .

Преобразование моля в грамм,

Массовая доля рассчитывается как:

Задача 3: Серная кислота

Утверждение: Молярная концентрация серной кислоты составляет 2,0 М или 2 моль дм −3 . Молярная масса серной кислоты составляет 98,08 г · моль -1 . Плотность раствора 1,19 г · см −3 .

Решение: Рассмотрим 1 л (или 1 дм −3 ) раствора.

Моль серной кислоты в 1 л раствора составляет

Если перевести моль в грамм,

Таким образом, в 1 л раствора содержится 196.16 г серной кислоты.

Плотность раствора 1,19 г см −3 . На 1 л раствора масса раствора составляет

Массовая доля серной кислоты в 1190 г раствора составляет

Практические задачи

Найдите массовую долю в следующих задачах.

Задача 1: Изопропиловый спирт

Раствор изопропилового спирта содержит 40 г изопропилового спирта и 20 г воды. Молярная масса изопропилового спирта и воды составляет 60 г моль -1 и 18 г моль -1 .

Задача 2: гидроксид натрия

Молярность раствора гидроксида натрия составляет 0,51 М. Молярная масса гидроксида натрия составляет 40 г моль -1 . Плотность раствора 1,02 г · см −3 .

Проблема 3: Выхлоп из дымохода

Выхлоп из дымохода содержит 10 моль кислорода (O 2 ), 53 моль азота (N 2 ) и 37 моль диоксида углерода (CO 2 ). Молярная масса кислорода, азота и диоксида углерода составляет 32 г моль -1 , 28 г моль -1 и 44 г моль -1 .

Показать ответы
  1. 0,67 изопропилового спирта и 0,33 воды.
  2. 0,020 гидроксида натрия.
  3. 0,09 кислорода, 0,43 азота и 0,48 диоксида углерода.

Связанные статьи

2.10: Процентный состав — Химия LibreTexts

цели обучения

  • Введите массовый процент и мольную долю
  • Расчет массового процента по химическим формулам

Введение

Процент и дробь по сути говорят вам об одном и том же, они описывают отношение части к целому.Поскольку химическое соединение имеет постоянный состав, который определяется молекулярной формулой или формулой соединения, доля каждого типа элемента должна быть постоянной. Например, вода имеет 3 атома, один водород и два атома кислорода. Таким образом, доля кислорода составляет 1/3 (33,3%), а доля водорода — 2/3 (66,7%), как показано на левой круговой диаграмме на Рисунке \ (\ PageIndex {1} \). Но вода весит в 16 раз больше водорода, и поэтому, если бы вы могли взвесить молекулу воды, масса кислорода была бы 16 дальтон, а масса двух атомов водорода была бы 2 дальтон, так что по массе вода равна 88.9% кислорода и 11,1% водорода. Поэтому, когда мы говорим о фракционном или процентном составе, нам нужно определить, как мы его определяем. Обычно, но не всегда, химики используют процентное соотношение для массы и доли для молей (количества частиц).

Молярная доля / процент воды Массовая доля / процент воды

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): мольные (слева) и массовые (справа) доли (или проценты) кислорода и водорода в воде.

Итак, вода — это в основном кислород или водород? Ну, это зависит от того, как на это смотреть. Если вы считаете атомы, это в основном водород. Если вы измеряете массу, это в основном кислород.

Массовый процент

Массовый процент любого элемента в соединении равен 100-кратной массе элемента, деленной на общую массу

\ [\ mathrm {Масса \: \% \: element = \ dfrac {масса \: element} {масса \: соединение} \ times100 \%} \]

Один моль воды весит 18 граммов, из которых 2 грамма — водород, а 16 — кислород, поэтому доля водорода составляет 2/18 (0.1111), а доля кислорода составляет 16/18 (0,8889), и обратите внимание, что сумма фракций равна 1. Процентное содержание элемента в соединении в 100 раз больше доли, поэтому для воды массовый процент водорода составляет 11,11%. и массовый процент кислорода составляет 88,89%.

\ [\ mathrm {Масса \: \% H = \ dfrac {масса \: H} {масса \: соединение} \ times100 \%} \]

\ [\ mathrm {Масса \: \% O = \ dfrac {масса \: O} {масса \: соединение} \ times100 \%} \]

для воды

\ [\ mathrm {Масса \: \% H = \ dfrac {2g} {18g} \ times100 \%} = 11.11% \]

\ [\ mathrm {Масса \: \% O = \ dfrac {16g} {18g} \ times100 \%} = 89,99% \]

Уравнения 2.10.4 и 2.10.5 описывают правую круговую диаграмму на рисунке \ (\ PageIndex {1} \), и обратите внимание, что они добавляют к 100%.

Видео \ (\ PageIndex {1} \) демонстрирует метод вычисления процентного состава формулы, который сводит к минимуму объем работы, которую вам необходимо выполнить.

ПРИМЕЧАНИЕ: Несмотря на то, что масса выражается в единицах, массовый процент выражается без единицы измерения, поэтому необходимо проявлять осторожность, чтобы определить, к чему относится процент или доля.Кроме того, поскольку образец чистого вещества состоит из молекул или ионных соединений одной формулы, процентное или дробное значение не зависит от размера образца. Итак, одна молекула воды имеет тот же процентный состав, что и галлон [чистой] воды.

Следует также отметить, что, как показывают следующие два видео, некоторые формулы имеют одинаковый процентный состав, даже если они представляют собой разные молекулы, например, ацетилен (C 2 H 2 ) и бензол (C 6 H 6 ).

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Каков массовый процент кислорода в гептоксиде дихлора?

Ответ

Масса Cl в 1 моль Cl 2 O 7 , 2 Cl: 2 x 35,45 г = 70,90 г

Масса O в 1 моль Cl 2 O 7 , 7 O: 7 x 16,00 г = 112,00 г

Молярная масса of Cl 2 O 7 = 182,90 г / моль

\ [\% \: \ ce {O} = \ frac {112.00 \: \ text {g} \: \ ce {O}} {182.90 \: \ text {g}} \ times 100 \% = 61.24 \% \: \ ce {O} \ nonumber \]

Молярная доля

Мольная доля каждого элемента в образце — это количество молей этого элемента в образце, деленное на общее количество молей в образце, и это можно определить по химической формуле, где это количество атомов этого элемента. элемент в формуле, деленный на общее количество атомов в формуле.

\ [\ mathrm {моль \: дробь \: из \: \: элемент \: = \ dfrac {моль \: из \: \: элемент} {всего \: моль \: в \: соединение}} \ ]

показывает номера каждого типа элементов, поэтому один моль воды (H 2 O) содержит два моля водорода и один моль воды.То есть мольная доля водорода составляет 2/3 (0,6667), а мольная доля кислорода составляет 1/3 (0,33333), что означает, что мольная доля воды составляет 67% водорода и 33% кислорода.

\ [\ mathrm {моль \: фракция \: H = \ dfrac {моль \: H} {общая \: моль \: в \: соединение}} \]

\ [\ mathrm {моль \: фракция \: O = \ dfrac {моль \: O} {общая \: моль \: в \: соединение}} \]

для воды

\ [\ mathrm {моль \: дробь \: H = \ dfrac {2 \: моль \: H} {3 \: mol} \: = \: 0.667} \]

\ [\ mathrm {моль \: дробь \: O = \ dfrac {1 \: моль \: O} {3 \: mol} \: = \: 0.333} \]

Уравнения 2.10.9 и 2.10.10 описывают правую круговую диаграмму на рисунке \ (\ PageIndex {1} \).

Упражнение \ (\ PageIndex {2} \)

Какова мольная доля кислорода в гептоксиде дихлора?

Ответ

моль Cl в 1 моль Cl 2 O 7 = 2 моль Cl

моль O в 1 моль Cl 2 O 7 = 7 моль

Всего молей в Cl 2 O 7 = 9

\ [моль \: фракция \: \ ce {O} = \ frac {7 \: \ text {mol O}} {9 \ text {общее количество молей}} =.778 \ nonumber \]

Авторы и авторство

Роберт Э. Белфорд (Арканзасский университет Литл-Рока; факультет химии). За широту, глубину и достоверность этой работы отвечает Роберт Э. Белфорд, [email protected] Вам следует связаться с ним, если у вас возникнут какие-либо вопросы. Этот материал содержит как оригинальные материалы, так и контент, основанный на предыдущих вкладах сообщества LibreTexts и других ресурсов, включая, помимо прочего:

  • Рония Каттум (учебные цели)

Составной Состав | Безграничная химия

Процентный состав соединений

Процентный состав (по массе) соединения можно рассчитать путем деления массы каждого элемента на общую массу соединения.

Цели обучения

Перевести между молекулярной формулой соединения и его массовым процентным составом

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Атомный состав химических соединений можно описать множеством способов, включая молекулярные формулы и процентный состав.
  • Процентный состав соединения рассчитывается по молекулярной формуле: разделите массу каждого элемента, содержащегося в одном моль соединения, на общую молярную массу соединения.
  • Процентный состав соединения можно измерить экспериментально, и эти значения можно использовать для определения эмпирической формулы соединения.
Ключевые термины
  • массовых процента : массовая доля одного элемента соединения.

Атомный состав химических соединений может быть описан с использованием множества обозначений, включая молекулярные, эмпирические и структурные формулы. Другой удобный способ описания атомного состава — изучить процентный состав соединения по массе.

Массовый процентный состав

Процентный состав рассчитывается по молекулярной формуле путем деления массы одного элемента в одном моль соединения на массу одного моля всего соединения. Это значение представлено в процентах.

Процентный состав — YouTube : В этом видео показано, как рассчитать процентный состав соединения.

Например, бутан имеет молекулярную формулу C 4 H 10 .Процентный состав бутана можно рассчитать следующим образом:

  • Масса H на моль бутана: [латекс] 10 \ text {mol H} \ cdot \ frac {1.00794 \ text {g}} {1 \ text {mol H}} = 10,079 \ text {g H} [/ латекс]
  • Масса C на моль бутана: [латекс] 4 \ text {mol C} \ cdot \ frac {12.011 \ text {g C}} {1 \ text {mol C}} = 48.044 \ text {g C} [/ латекс]
  • Массовый процент H в бутане: [латекс] \ frac {10.079 \ text {g H}} {58.123 \ text {g butane}} \ cdot100 = 17,3 \% \ text {H} [/ latex]
  • Массовый процент C в бутане: [латекс] \ frac {48.044 \ text {g C}} {58.123 \ text {g butane}} \ cdot100 = 82.7 \% \ text {C} [/ latex]

Следовательно, атомный состав бутана также можно описать как 17,3% водорода и 82,7% углерода, и, как и ожидалось, эти значения в сумме составляют 100%.

Бутан : Структурная формула бутана.

На практике этот расчет часто меняется на противоположный. Массовые проценты могут быть определены экспериментально с помощью элементного анализа, и эти значения могут использоваться для расчета эмпирической формулы неизвестных соединений.Однако этой информации недостаточно для определения молекулярной формулы без дополнительной информации о молекулярной массе соединения.

Анализ горения

Анализ горения обычно используется для определения относительных соотношений углерода, водорода и кислорода в органических соединениях.

Цели обучения

Опишите процесс анализа горения.

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Горение — это процесс сжигания органического соединения в кислороде с образованием энергии, углекислого газа и водяного пара.
  • При анализе сгорания сжигается образец известной массы, а образующиеся углекислый газ и водяной пар улавливаются и взвешиваются.
  • Относительные количества углерода, водорода и кислорода в исходном соединении могут быть определены по массам продуктов реакции горения.
  • Таким образом, анализ горения можно использовать для определения эмпирической формулы неизвестного органического соединения.
Ключевые термины
  • анализ горения : Использование горения для определения элементного состава органического соединения.Компаунд сжигается, продукты собираются, взвешиваются и определяется состав.
  • горение : Процесс, в котором топливо объединяется с кислородом, обычно при высокой температуре, с выделением тепла, диоксида углерода и водяного пара.

Анализ горения — это элементный аналитический метод, используемый для твердых и жидких органических соединений. Он может определять относительные количества углерода, водорода, кислорода в соединениях, а иногда также может определять количества азота и серы в соединениях.Этот метод был изобретен Жозефом Луи Гей-Люссаком.

Горение

Анализ горения обычно используется для анализа образцов неизвестной химической формулы. Для этого требуется всего миллиграммы образца. Образец взвешивают, а затем полностью сжигают при высокой температуре в присутствии избытка кислорода, в результате чего образуется диоксид углерода и вода.

Реакции горения — YouTube : Это видео описывает основы реакций горения, как их идентифицировать, предсказывать продукты и уравновешивать химическое уравнение.Включены три взрыва: метановая мамба, свистящий баллон и водородный газовый баллон.

Одним из примеров простой реакции горения является горение метана:

[латекс] \ text {CH} _ {4} + 2 \ text {O} _ {2} \ rightarrow \ text {CO} _ {2} + 2 \ text {H} _ {2} \ text {O } + \ text {энергия} [/ латекс]

Горение : Энергия выделяется в виде пламени при сгорании топлива.

Другой распространенный пример горения — сжигание древесины для производства тепловой энергии.Когда 1 моль пропана (C 3 H 8 ) сжигается в избытке кислорода, образуется 3 моля CO 2 и 4 моля H 2 O.

Анализ горения

При анализе горения продукты, диоксид углерода и водяной пар, улавливаются путем абсорбции на реактивных твердых веществах, расположенных в трубах над реакционным сосудом. Затем эти пробирки можно взвесить, чтобы определить абсорбированные массы углекислого газа и воды.

  • Масса углерода в исходном материале определяется соотношением 1: 1 с массой образовавшегося диоксида углерода (как в уже отображенной реакции горения метана).
  • Начальная масса водорода определяется соотношением 2: 1 к количеству произведенной воды.

Затем данные и отношения можно использовать для расчета эмпирической формулы неизвестной выборки. Анализ горения также можно выполнить с помощью анализатора CHN, который использует газовую хроматографию для анализа продуктов сгорания.

Конспект лекций RMP

Конспект лекций RMP

Переменные процесса: состав

Большинство материальных потоков в технологических установках представляют собой смеси соединений.Мы описываем состав потока по-разному.

Состав фракций

Доли композиции могут быть основаны на массе или на молях.

Вы переводите «дробь» в «процент», умножая на 100.

Используемые единицы измерения массы не имеют значения, пока верхняя и внизу соотношения используются те же единицы:


ПРИМЕР: Поток содержит 20 г газообразного кислорода, 70 г азота, 5 г гелия и 5 г водорода.Найти массовую и мольную доли, масса и составы в мольных процентах.

Во-первых, вам нужно найти массу каждого компонента (заданную), общую массу (добавить их вверх). Вам также необходимо рассчитать количество молей каждого компонента (разделить масса по молекулярной массе) и общее количество молей.

Теперь у вас есть все необходимое для расчета фракций состава. Результаты дроби можно проверить, сложив их — они должны равняться 1,0. Умножьте фракции на 100, чтобы получить процентный состав.

Единица концентрации, часто встречающаяся при использовании в окружающей среде, составляет частей на млн или частей на миллион . Это граммы растворенного вещества в 1 миллион граммах решение. PPM (или ppb) — это особый вид массовой доли.

Часто вам дают состав в процентном или дробном виде, но для решения проблемы вам необходимо знать массы отдельных компонентов (если только перевести в молярный состав). Позаботьтесь об этом, приняв основа 1 кг, 100 моль и др.и работать оттуда. Ведь если смесь состоит из 21 мольного процента кислорода, не имеет значения, если у вас есть 5 г или 30 фунтов или 200 моль — процентный или фракционный состав такой же.


ПРИМЕР: Воздух содержит около 78 мольных процентов азота, 21 молярный процент. кислород и 1 процент аргона. Каков его массовый состав?

Вы не знаете, сколько у вас воздуха (общее количество молей или общая масса), но это не имеет значения. Поэтому выберите базовую сумму, при которой расчет легкий.Когда составы даны в процентах, за основу принимается 100 всегда хорошо, так как не требует умножения или деления. Я думаю, я буду работать в фунтах-молях.

ОСНОВА: 100 моль воздуха ЗАПИШИТЕ!


Средняя молекулярная масса смеси рассчитывается из молярный состав и молекулярная масса. Это средневзвешенное значение — молекулярные массы усредняются с использованием мольных долей в качестве веса.


ПРИМЕР: Рассчитайте средний молекулярный вес воздуха.

Предположим, что воздух состоит на 79 мол.% Азота и 21 мол.% Кислорода.

ОСНОВА: 1 гмоль воздуха.

Таким образом, после учета значащих цифр ответ будет 29 г / моль.

НЕ следует пытаться рассчитать среднюю плотность или средний удельный вес. с использованием средневзвешенного арифметического. Если вы посмотрите, что это делает, единицы не получается. Вы должны использовать взвешенное гармоническое среднее.

Концентрация

Часто используются термины «состав» и «концентрация». взаимозаменяемо.На этом этапе мы хотим прояснить разницу. Концентрация основана на объеме и является одним из способов выражения состав. Массовая концентрация — это масса компонента на единицу объема, аналогично молярная концентрация равна молей на единицу объема.


ПРИМЕР: Если я растворю 1 г соли в 1000 л воды, что концентрация смеси?

Предположим, что объема добавки.

Концентрация — это граммы растворенного вещества, деленные на объем смеси (вода и растворенное вещество).

Чтобы упростить задачу, обратите внимание, что объем соли, вероятно, очень велик. намного меньше, чем у воды; следовательно, пренебрежем громкостью соль. НАПИШИТЕ «Предположим, что количество соли незначительно». Если бы это была важная проблема, мы, вероятно, захотели бы вернуться и обосновать наше предположение, посмотрев плотность соли и оценив, как Во многом предположение изменило ответ.

В этом примере я предполагал дополнительные объемы. Вообще говоря, если мы добавить 1 м 3 компонента A к 1 м 3 компонента B, мы не может быть уверенно получить 2 м 3 смеси.Когда это правда, мы говорим, что «объемы прибавляются» или что «объем добавляется».

Объемы складываются только в том случае, если смесь «идеальна». Детали Идеальность будет обсуждаться в термодинамике ЧЭ, но пока обычно принимают идеальных решений. Это, наверное, нормально, если все компоненты аналогичны, и если температура и давление не крайность, но необходимо заявить об идеальности.

Когда концентрация рассчитывается в гмоль / литр, она называется Молярность , сокращенно M.


ПРИМЕР: Сколько КОН содержится в 5 мл 2 М раствора?

Концентрация — это граммы растворенного вещества, деленные на объем смеси (вода и растворенное вещество).


Вы ДОЛЖНЫ иметь возможность переключаться между объемным, массовым и молярным составом и течет быстро и без борьбы. Иначе все проблемы в этом классе займет намного больше времени, чем следовало бы.

Умный инженер обычно будет работать с проблемами в массе или кроте единиц, конвертируя при необходимости в единицы объема и обратно.Пытаюсь работать Проблемы в основном в единицах объема часто являются источником проблем.


Ссылки:

  1. Р.М. Felder & R.W. Rousseau, Элементарные основы химии Процессы (2-е изд.), Джон Вили, 1986, стр. 50-55.
  2. Д.М. Химмельблау, Основные принципы и расчеты в химической Engineering (6-е изд.), Prentice Hall, 1996, стр. 16-17, 22-26.

R.M. Цена
Оригинал: 02.06.94
Изменен: 24.08.95, 14.08.96, 26.08.98; 24.05.2004

Авторские права 1998, 2004 Р.М. Прайс — Все права защищены.

Массовый процент и массовая фракция Учебное пособие по химии

Массовый процент (массовый процент) Расчет концентрации

Вопрос 1. Водный раствор хлорида калия содержит 78% воды по массе.
Каков массовый процент хлорида калия?

  1. Извлеките данные из вопроса:
    Водный раствор состоит из двух компонентов: растворенного вещества, хлорида калия (KCl), и растворителя, воды (H 2 O).
    мас.% (Вода) = 78%
    мас.% (KCl) =? %
  2. Напишите уравнение для расчета массовых% (KCl):
    мас.% (KCl) + мас.% (H 2 O) = 100

    Перепишите уравнение, чтобы найти% KCl по массе:
    мас.% (KCl) = 100 — мас.% (H 2 O)

  3. Подставьте значения в уравнение и решите:
    мас.% (KCl) = 100 — 78 = 22%

Вопрос 2. Водный раствор содержит 700 г воды и 45 г гидроксида натрия.
Каков массовый процент гидроксида натрия?

  1. Извлеките данные из вопроса:
    Водный раствор состоит из двух компонентов: растворенного вещества (NaOH) и растворителя (H 2 O).
    масса (H 2 O) = 700 г
    масса (NaOH) = 45 г
    мас.% (NaOH) =? %
  2. Напишите уравнение для нахождения% масс:
    мас.% NaOH = масса (NaOH) ÷ (масса (NaOH) + масса (H 2 O) ) × 100
  3. Подставьте значения (все массы должны иметь одинаковые единицы измерения) в уравнение и решите:
    мас.% NaOH = 45 ÷ (45 + 700) × 100 = 6.04%

Вопрос 3. Водный раствор содержит 42% этанола по массе.
Какая масса этанола содержится в 250 г раствора?

  1. Извлеките данные из вопроса:
    Водный раствор состоит из двух компонентов: растворенного вещества (этанол) и растворителя (вода).
    мас.% Этанола = 42%
    масса (раствор) = масса (этанол) + масса (вода) = 250 г
    масса (этанол) =? грамм
  2. Напишите уравнение для нахождения этанола в% по массе:
    мас.% Этанола = масса (этанол) ÷ масса (раствор) × 100

    Переставьте уравнение, чтобы найти массу этанола:

    масса (этанол) = мас.% Этанола × масса (раствор) ÷ 100
  3. Подставьте значения в уравнение и решите:
    масса (этанол) = 42 × 250 ÷ 100 = 105 г

1.НЕ путайте м / м с м / м.
м / м относится к массовой доле
м / м относится к расчету молей, моль = масса ÷ молярная масса

2. НЕ путайте процент по массе (или весовой концентрации) с процентной концентрацией по весу.
массовых процента = масса (растворенного вещества) ÷ масса (раствор) × 100
массовое соотношение процентная концентрация = масса (растворенного вещества) ÷ масса (растворитель) × 100

Опция 7 газов для сжигания газовых смесей

Опция 7 газов для сжигания газовых смесей Индекс Энциклопедии

7-газовый вариант для сжигания газовых смесей

Содержание

  1. Основная идея
  2. Одна или две фазы?
  3. Термодинамическое равновесие или химия конечных скоростей?
    1. Равновесие
    2. Расчет элементарных массовых долей
    3. Расчет температуры
    4. Конечная химия
    5. Реакция, контролируемая турбулентностью
  4. Движущая сила для межфазного массообмена
  5. Активация в ФЕНИКЕ
  6. Примеры библиотеки

1.Основная идея

Цель

Опция PHOENICS «семь газов» предоставляет средства вычисления плотность и температура газов, участвующих в одно- или двухфазных процессы горения; это полезно, потому что в основном это изменения плотности и температуры, которые такие процессы влияют на скорости, давление и турбулентность.

Однако, как теперь будет объяснено, это имеет более широкое значение.

Концепция семи газов представляет собой идеализацию практически возникающие ситуации возгорания, достигаемые ограничением количество присутствующих веществ и их возможные взаимодействия.

Элементы
Считается, что химические элементы участвуют в химическом реакции: углерод (C), водород (H) и кислород (O).

Азот (N) также присутствует как инертный элемент; и другие, такие как кремний (Si), который может присутствовать в золе, также считается участие в химических реакциях.

Газы
К семи газам разрешено участвовать:
  1. O2, т.е. кислород,
  2. CO2, т.е. диоксид углерода,
  3. CO, т.е. окись углерода,
  4. h3, т.е. водород, и
  5. h3O, т.е. водяной пар.
  6. CxHy, т.е. углеводородный газ, «летучие вещества» угля или древесины, или парообразное масло, состав которого не требуется быть везде одинаковым,
  7. N2, i.е. азот,

Первые шесть могут все вступать в химические реакции, т.е. может обмениваются химическими элементами между собой.

Азот также может вступать в химическую реакцию, как известно, практическое значение. Однако степень реакции обычно достаточно малы, чтобы не учитывать его влияние на температуру и плотность газа.

Материалы конденсированной фазы
Также разрешено присутствие твердых или жидких материалов, которые характеризуется как:
  1. уголь,
  2. масло,
  3. дерево,
  4. знаков и
  5. ясень.
Первые четыре из них могут вступать в химические реакции.

2. Одна или две фазы?

Опция для семи газов может использоваться как в однофазном (ONEPHS = T), так и в однофазном режиме. двухфазное (ONEPHS = F) моделирование потока. Однако есть и другие варианты. доступны, чем подразумевают эти слова; для «фаз PHOENICS» и «Фазы термодинамика» не идентичны, как теперь будет объяснено.


3.Термодинамическое равновесие или химия конечных скоростей?

3.1 Равновесие
Во многих обстоятельствах, особенно при высоких температурах, разумно предположить, что все газофазные реакции протекают так быстро, что термодинамическое равновесие преобладает.

Тогда можно вывести состав газа из имеющихся данных. массовых долей химических элементов: FO, FC, FH и FN. В Следующая диаграмма может помочь.

фигура 1 показывает диаграмму равновесного состава, которая представляет шесть химически активных газов (исключая азот) по содержанию в них элементарного кислорода, углерода и водорода.

На нем показаны три основных региона, а именно:

  1. красный треугольник, где только O2, CO2 и h3O имеют конечные концентрации;
  2. зеленый четырехугольник, в котором могут присутствовать только CO2, h3O, h3 и CO, и
  3. синий треугольник, где возможны только газообразные составляющие (кроме азота, который может присутствовать в любом регионе) h3, CO и углеводороды CxHy.

Эта диаграмма была составлена ​​исходя из предположения, что окисление любого из топливо поступает в два этапа, а именно:

  1. для создания CO2 и h3O, а затем, по мере добавления топлива,
  2. для создания CO и h3.

Любая конкретная смесь может быть расположена в виде точки (скажем, M) на диаграмме; и его массовые доли трех элементов, FO, FC и FH, равны пропорционально расстояниям по перпендикуляру от точки до стороны треугольник напротив вершины, связанной с элементом обсуждаемый.

Сумма (FO + FC + FH) равнялась бы единице, если бы другие материалы отсутствовали; но в целом это равно:
(1 — FN — F_condensed_phase_materials)
последний термин присутствует, конечно, только если эти материалы рассматриваются как принадлежащие к фазе 1 PHOENICS, потому что они «текут» с газами ».

3.2 Расчет элементарных массовых долей
В большинстве практических камер сгорания поток является турбулентным; как Следовательно, массовые доли элементарных частиц подчиняются одинаковым дифференциальные уравнения для данной ситуации потока; и их решения отличаются только из-за:
  • источников и стоков на границах притока и оттока, i.е. граничные условия ; и
  • (в двухфазных потоках) перенос массы между фазами, т.е. Распределенные источники .

Химические реакции в газе не вызывают источников, потому что, хотя они переносят химические элементы из одного компонент смеси на другой, они не изменяют массу любой элемент.

Среди интересных последствий можно выделить:

  1. При поставке камеры сгорания только два входа потоки, эл.грамм. воздух и топливный газ CxHy, затем:
    • все состояния смеси которые существуют где-нибудь в камере, лежат где-то вдоль прямая линия между точкой CxHy и точкой O на рис.1.
    • Тогда местное «соотношение топливо / воздух» равно соотношению длин строк: O_to_M / M_to_CxHy.
    • Далее, «фракция смеси», которая используется как решенная переменная во многих случаях SCRS (т.е. простая химически реагирующая система) в библиотеки PHOENICS, изменяется линейно по этой линии от 0.От 0 при O до 1.0 при CxHy.
  2. При наличии двух потоков подачи топлива, каждый из которых имеет различное отношение углерода к водороду и поэтому представлены другой точкой CxHy на базовой линии рисунка 1, то все представлены состояния смеси в камере сгорания. по точкам, лежащим внутри треугольника, имеющего вершины:
    O, CxHy1 и CxHy2.
  3. Может, конечно. входных потоков может быть несколько, и все они могут иметь разный состав.

    Когда имеется n источников подачи газофазного материала, лучше всего решать для n-1 уравнений сохранения, для переменные, которые могут быть названы: MXF1, MXF2, MXF3; а потом вывести элементарные массовые доли углерода, кислорода и водород из:

    FC = сумма (FC1 * MXF1 + FC2 * MXF2 +…….. + FCn * MXFn)
    где:

    • FC1 = содержание элементарного углерода в питающем потоке 1;
    • FC2 = содержание элементарного углерода в питающем потоке 2 и т.д .;
    • сумма (MXF1 + MXF2 + ………. + MXFn) = 1.0; и
    • перенос материала из второй фазы в первую также считается потоком предложения. с аналогичными выражениями для FH и FO.

Как бы они ни были вычислены, это значения FC, FO и FH. которые определяют относительные пропорции O2, CO2, CO, h3O, h3, CxHy (рассматривается как один материал) и FN в газовом равновесии смесь.

Древесина и уголь
Когда массовые доли древесины и полукокса (которые всегда учитываются как принадлежащие фазе 1) вычитаются, элементарная масса фракций газовой части получается т.е. GO, GC и GH. В сумме это 1 — FN.

Массовые доли видов начинаются с:

  • Y ( например, YCO2), если они относятся к весь этап 1 и с
  • Z ( e.грамм. ZCO2), если они относятся к только газообразная часть.

Все коэффициенты диффузии газообразных частиц взяты одинаковы, как и удельные плавки; и скорости реакции с ограниченным распространением. Как следствие, все концентрации видов кусочно-линейным образом зависят от массовых долей элементов.

Значения доли кислорода FO, при которых формулы имеют вид несплошностями уклона называются:

  • FOPART, где кислород израсходовал часть топлива, так что создать CO и h3; и
  • ПОЛНЫЙ, где продуктами сгорания являются CO2 и h3O.
Оба они рассчитываются на основе предоставленных пользователем значений:
  • CINCL, массовая доля C в топливе, задаваемая через RHO1A или RHO2A;
  • HINCL, массовая доля H в топливе, задаваемая через RHO1B или RHO2B;
  • CINWD, массовая доля C в древесине, установленная через SPEDAT
  • HINWD, массовая доля H в древесине, установленная через SPEDAT
  • Также в комплект входят:
  • NINCL, массовая доля N в топливе, устанавливаемая через RHO1C или RHO2C.
3.3 Расчет температуры
Температуры также вычисляются в GXRHO, поэтому нет вызова GXTEMP необходим. Они выводятся из энтальпий с помощью формула:
 
      Т = (H - HCHX * YCHX - HCOCO2 * YCO - HHh3O * Yh3
                          - HCHAR * YCHAR - HVOL * YVOL) / CP
  
Температура и концентрация вычисляются по мере необходимости; они помещаются в массивы хранения, если они были созданы инструкции в сателлите, о чем свидетельствует:
  • в Q1, по наличию таких строк, как:
    МАГАЗИН (YCO, Yh3O ,…; и
  • в решателе EARTH, ненулевыми значениями:
    LBNAME (YCO), LBNAME (h3O) и т. Д.

Кодировка Fortran, которая вычисляет плотность газа в соответствии с предположением о семи газах, выражается в gxdens.for, что может быть можно увидеть, нажав здесь.

В нем фигурируют следующие числовые значения: —

  • массовые доли O2 и N2 в воздухе, а именно:
    0,232 и 0,768
  • молекулярные массы O2, N2, CO2, CO, h3O, h3, CHx: — (Предполагается, что последний имеет тот же вес, что и пропан)
    32.0, 28.0, 44.0, 28.0, 18.0, 2.0 и 44.0
  • Универсальная газовая постоянная,
    GASCON: 8.31413 E3
  • теплота реакции C + O2 -> CO2, HCCO2:
    3,279E7
  • теплота реакции для C + 0,5 * O2 -> CO, HCCO:
    9.208E6
  • теплота реакции для h3 + 0,5 * O2 -> h3O, HHh3O:
    1.209E6
  • удельная теплоемкость при постоянном давлении, CP:
    1.100E3
все в единицах СИ
3.4 Конечная химия

Если одна или несколько химических реакций необходимы, чтобы вызвать равновесный состав, представленный на рис. 1, может быть , а не . предполагается, что он будет действовать достаточно быстро, он остается полезным для расчета элементарных массовых долей; но это не достаточно .

Например, можно предположить, что реакция:
2 * CO + O2 -> 2 * CO2
это единственная не быстрая реакция.

Тогда, хотя можно было бы предположить, что h3 и O2 не могут сосуществовать в красной и зеленой областях рисунка 1 CO и O2 могли это сделать .

Каких значений достигла бы их концентрация? Вопрос мог быть ответили только путем решения дополнительного дифференциального уравнения, которое должны быть снабжены исходным членом, представляющим конечную скорость СО-окислительная реакция.

Было бы неважно, была ли решаемая переменная концентрация CO, O2 или CO2; для каждого можно вычислить, если один из них известен, из известных значений FO и FC.

Конечно, как хорошо известно, дополнительные компоненты газа, такие как «корешки» [O] и [OH], играют важную роль в процессе сжигания CO; но обычно это такие низкие концентрации, которые не оказывают заметного влияния на плотность или температуру, для чего предназначен вариант с 7 газами.

Вопрос о том, как должны быть вычислены конечные скорости химических реакций, слишком обширен, чтобы его можно было здесь обсуждать. Вместо этого внимание будет переключено на наиболее часто встречающуюся причину отклонений от равновесия, а именно на турбулентность .

3,5 Сжигание с контролируемой турбулентностью
(а) Важность колебаний

Средняя по времени смесь в камере сгорания часто НЕ находится в равновесии по причине, которая может быть объяснена в терминах не химического состава конечной скорости, а наличия высокочастотных колебаний концентрации и температуры , то есть Сибирь .

Точное описание этого явления все еще выходит за рамки науки; но существуют полезные идеализации, из которых одна из наиболее часто используемых заключается в том, что газы в любой точке камеры сгорания действуют как случайное смешение двух газов , имеющих одинаковый элементный состав, но из которых:

  • один находится в термодинамическом равновесии, и
  • другой полностью несгоревший.

Именно эта концепция лежит в основе «Модель разрушения вихрей (EBU)», впервые предложенная в 1971 году. Хотя EBU был заменен «многожидкостная» (MFM) модель, она по-прежнему позволяет реалистично представить основные эффекты взаимодействия турбулентности и химии.

В терминах MFM EBU представляет:

  • «двухжидкостная» популяция, с
  • «реактивность» как «отличительный признак населения» (КПК), согласно которому
  • одна жидкость имеет единичную реакционную способность, а
  • другой имеет нулевую реактивность.
(b) Как вычислить относительные пропорции двух жидкостей
EBU и MFM разделяют концепцию, согласно которой скорость преобразования одной жидкости в другую пропорциональна:
  • произведение концентраций жидкостей, участвующих во взаимодействии, умноженное на
  • некоторая мера локального турбулентного движения, обычно принимаемая как пропорциональная «эпсилон / k», удельная скорость затухания энергии турбулентности, k, когда используется k-эпсилонская модель турбулентности.

Хотя детали различаются, а формулировка EBU более прямая, оба включают решение по крайней мере одного дополнительного уравнения переноса, имеющего исходный член, пропорциональный вышеупомянутому продукту, из которого могут быть выведены массовые доли двух жидкостей. .

Из них, а также из плотностей и температур отдельных жидкостей, можно вывести средние плотности и температуры смеси.

(c) Как вычислить состав двух жидкостей

Что касается модели плотности и температуры из 7 газов, ясно, что состав первой из этих жидкостей должен быть рассчитан, как указано выше под заголовком «равновесие».

А второй? Его состав можно вывести для ситуации с двумя потоками предложения из локальной стоимости MIXF; а конкретно концентрация каждого вида равна:

его концентрация в топливном потоке * MIXF
+
его концентрация в потоке подачи окислителя * (1 — MIXF).

После того, как FCMX, FHMX, FOMX и FNMX были вычислены таким образом, можно вычислить состав двух компонентов популяции флюида.

Конкретно,

Как вычислить температуры двух жидкостей

4. Движущая сила межфазного массопереноса


5. Активация в PHOENICS


6. Примеры из библиотеки

Случаи библиотеки входных файлов, которые иллюстрируют использование модели 7 газов можно увидеть с помощью средства поиска библиотеки PHOENICS Commander

Из них случай 477 является «макросом» PIL, загружаемым в другие случаи с помощью load (477) или просто # 477.

Case 477 сам вызывает другой макрос, а именно case 478, который это где, среди прочего, переменные, не относящиеся к PIL

CINCL
т.е. массовая доля углерода в угле
HINCL
т.е. массовая доля водорода в угле
NINCL
т.е. массовая доля азота в угле
объявлены и даны значения.

В случае 477 они присваиваются переменным PIL RHO1A, RHO1B и RHO1C для передачи на Землю через EARDAT.

Распределения изотопов, соотношения элементов и массовые доли элементов по результатам измерений гамма-излучения МОХ с помощью измерителя обогащения (Конференция)

Клоуз, Д. А., Паркер, Дж. Л., Хейкок, Д. Л., и Драгнев, Т. Изотопные распределения, отношения элементов и массовые доли элементов по результатам измерений гамма-излучения MOX с помощью измерителя обогащения. США: Н. П., 1991. Интернет.

Клоуз, Д. А., Паркер, Дж. Л., Хейкок, Д. Л., и Драгнев, Т. Изотопные распределения, отношения элементов и массовые доли элементов по результатам измерений гамма-излучения MOX прибором для обогащения. Соединенные Штаты.

Клоуз Д. А., Паркер Дж. Л., Хейкок Д. Л. и Драгнев Т. Вт. «Изотопные распределения, отношения элементов и массовые доли элементов по результатам измерений гамма-излучения МОХ с помощью измерителя обогащения». Соединенные Штаты.https://www.osti.gov/servlets/purl/5213010.

@article {osti_5213010,
title = {Изотопные распределения, соотношения элементов и массовые доли элементов по результатам измерений гамма-излучения МОХ с помощью измерителя обогащения},
author = {Клоуз, Д. А. и Паркер, Д. Л. и Хейкок, Д. Л. и Драгнев, Т.},
abstractNote = {Измерены спектры гамма-излучения от бесконечно '' толстых образцов смешанных оксидов.Изотопы плутония, отношение U / Pu, массовые доли с высоким Z (при условии, что только плутоний, уран и америций) и массовая доля с низким Z (при условии, что матрица состоит только из кислорода) могут быть определены путем тщательного анализа данных. . Результаты хорошо согласуются с химическим определением этих параметров.