ID: 00014720
В сосуде неизменного объёма при комнатной температуре находилась смесь водорода и гелия, по 1 моль каждого. Половину содержимого сосуда выпустили, а затем добавили в сосуд 1 моль гелия. Считая газы идеальными, а их температуру постоянной, выберите из предложенного перечня все утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных исследований, и укажите их номера.
1) Парциальное давление водорода уменьшилось.
2) Давление смеси газов в сосуде уменьшилось.
3) Концентрация водорода увеличилась.
4) В начале опыта концентрация водорода была больше, чем концентрация гелия.
5) В начале опыта масса гелия была больше, чем масса водорода.
Запишите в ответ выбранные цифры.
Источник: ФИПИ
Объём V и температура T всё время постоянны. Тогда давление каждого газа p=\dfrac{\nu RT}{V} зависит только от его количества молей \nu, а концентрация n=\dfrac{N}{V} — только от числа молекул. Просто проследим, что происходит с количествами.
Старт: 1 моль \mathrm{H_2} + 1 моль He (всего 2 моль). Выпустили половину смеси — осталось по 0,5 моль каждого. Добавили 1 моль He — стало 0,5 моль \mathrm{H_2} + 1,5 моль He (снова всего 2 моль).
1) Верно. Водорода стало 0,5 моль вместо 1 моль, V,T те же, значит его парциальное давление p_{\mathrm{H_2}}=\dfrac{\nu RT}{V} упало вдвое — уменьшилось.
2) Неверно. Полное число молей было 2 и осталось 2, поэтому суммарное давление p=\dfrac{\nu_{\text{сум}}RT}{V} не изменилось, а не уменьшилось.
3) Неверно. Молекул водорода стало меньше (с 1 до 0,5 моль), объём тот же — концентрация n=\dfrac{N}{V} уменьшилась.
4) Неверно. Вначале водорода и гелия было поровну (по 1 моль) в одном объёме — концентрации равны, а не «водорода больше».
5) Верно. 1 моль гелия весит \approx 4 г, 1 моль водорода \approx 2 г: 4\gt 2 — масса гелия была больше.
Ответ: 15