Question

Смесь из 10% углекислого газа и 90% водорода по объему при температуре 0°С и давлении 10 атм пропущена через воду до образования насыщенного раствора. Найдите объемный состав растворенного газа. Объемные коэффициенты растворимости: СO2 — 1,71; Н2 — 0,021.

Answer 1

Дано:
φ(CO2) = 10%
φ(H2) = 90%
T = 0°C = 273,15 К
P = 10 атм = 1013250 Па
k(CO2) = 1,71
k(H2) = 0,021
Найти:
φ’(CO2) - объемная доля CO2 в растворенном газе
φ’(H2) - объемная доля H2 в растворенном газе
Решение:
Рассчитаем парциальные давления газов в исходной смеси:

P(CO2) = φ(CO2) * P = 0,1 * 1013250 Па = 101325 Па
P(H2) = φ(H2) * P = 0,9 * 1013250 Па = 911925 Па
Рассчитаем парциальные давления газов в растворе, используя закон Генри:

P'(CO2) = k(CO2) * P(CO2) = 1,71 * 101325 Па = 173250 Па
P'(H2) = k(H2) * P(H2) = 0,021 * 911925 Па = 19150 Па
Рассчитаем общее давление растворенного газа:

P' = P'(CO2) + P'(H2) = 173250 Па + 19150 Па = 192400 Па
Рассчитаем объемные доли газов в растворенном газе:

φ'(CO2) = P'(CO2) / P' * 100% = 173250 Па / 192400 Па * 100% = 90%
φ'(H2) = P'(H2) / P' * 100% = 19150 Па / 192400 Па * 100% = 10%
Ответ:
φ’(CO2) = 90%
φ’(H2) = 10%