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.