Химия

8 класс
Вопрос
Смесь азота и водорода поместили в замкнутый сосуд при постоянной температуре (в присутствии катализатора). Через некоторое время установилось равновесие и давление газов в сосуде понизилось на 5% по сравнению с первоначальным. Каков был первоначальный состав смеси, если известно, что равновесие установилось после того, как прореагировало 10% первоначального объема азота?
Ответ


Реакция между азотом и водородом протекает по уравнению

$N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$.

В результате ракции из 1 моля азота и 3 молей водорода получается 2 моля аммиака. Давление внутри сосуда определяется числом молей содержащихся в нем газов.

Пусть в исходной газовой смеси было $x$ молей азота и $y$ молей водорода. При этом

$V_0p_0 = (x + y)RT$.

В реакцию вступило $0,1 x$ моля азота, а следовательно, $0,3x$ моля водорода, в результате чего образовалось $0,2 x$ моля аммиака. После реакции в газовой смеси будет содержаться $0,9 x$ моля азота, ($y - 3 x$) молей водорода и $0,2 x$ моля аммиака, общее число молей которых составит

$0,9x + y - 0,3x + 0,2x = 0,8x + y$.

В соответствии с уравнением Менделеева - Клапейрона

$V_0p_1 = (NULL,8x + y)RT$.

Поскольку ни объем сосуда, ни температура не изменились, $p_1 = 0,95 p_0$, то

$\frac{V_0p_1}{V_0p_0} = \frac {(NULL,8x + y)RT}{(x+y)RT}$; $\frac{p_1}{p_0} = \frac{0,8x + y}{x + y} = 0,95$,

или $0,8x + y = 0,95 x + 0,95 y$, т. e. $0,05 y = 0,15 x$; следовательно, $x : y = 1 : 3$. Таким образом, в состав исходной газовой смеси входило 25 % азота и 75 % водорода.

(Задачу можно также решить, предположив, что в сосуде содержатся 1 моль азота и $y$ молей водорода, однако в любом случае мы найдем только соотношение $N_2 : H_2$, а не абсолютные количества этих газов.)
8 класс Химия Средняя

Ещё по теме

При пропускании 11,2 л смеси метана, оксида углерода (IV) и оксида углерода (II) через раствор гидроксида натрия, взятый в избытке, объем исходной смеси уменьшился на 4,48 л (н.у.). Для полного сгорания оставшейся смеси потребовалось 6,72 л (н.у.) кислорода. Определите состав исходной смеси (в % по объему).
8 класс Химия Средняя
Плотность газовой смеси, состоящей из гелия и ксенона, при н.у. равна 3 г/л. Определите объемную долю гелия (в процентах) в смеси.
8 класс Химия Средняя
При полном сгорании 10 л некоторого газообразного углеводорода получено 40 л $CO_2$ и 21,11 г $H_2O$ (объемы газов измерены при нормальных условиях). а. Вычислите процентное содержание углерода и водорода в исследуемом углеводороде. б. Вычислите объем кислорода (при нормальных условиях), необходимый для сгорания указанного количества углеводорода.
8 класс Химия Средняя
Рассчитайте массовую долю соли в растворе, полученном при растворении 1,3 г цинка в 36,5 г 10 %-ного раствора соляной кислоты.
8 класс Химия Средняя
К смеси азота, водорода и метана объемом 130 мл добавили 200 мл кислорода, а затем смесь подожгли. После окончания горения и конденсации паров воды общий объем полученной смеси газов составил 114 мл при тех же условиях, а после пропускания продуктов сгорания через избыток раствора щелочи объем уменьшился до 72 мл. Найдите исходные объемы азота, водорода и метана.
8 класс Химия Средняя
В качестве азотных удобрений можно применять нитрат аммония $NH_{4}NO_{3}$ и карбамид $NH_{4}NO_{3}$ и карбамид $(NH_{2})_{2}CO$. 1 кг карбамида стоит $a$ рублей, а 1 кг нитрата аммония - $b$ рублей, причем $a > b$. Считая, что растения усваивают азот полностью, определите, при каком соотношении $a : b$ применение нитрата аммония станет более выгодным.
8 класс Химия Средняя
Имеется смесь азота и углекислого газа. При добавлении какого газа к этой смеси ее плотность: а) увеличится; б) уменьшится? Приведите по два примера в каждом случае.
8 класс Химия Средняя
Определите массу бензола, необходимого для получения 3600 кг хлорбензола-сырца, в котором массовая доля хлорбензола составляет 31 %, дихлорбензола - 3 %, трихлорбензола - 0,5 %, а остальное - бензол. Учтите, что при получении 1 т хлорбензола испаряется 1,8 т бензола. Определите массу прореагировавшего бензола.
8 класс Химия Средняя
Смесь, приготовленную из 700 мл 60 %-ной серной кислоты и 500 мл серной кислоты, имеющей плотность 1,143 г/мл, добавили к некоторому количеству дистиллированной воды. Из полученного раствора отобрали пробу объемом 200 мл и обработали избытком цинка. Выделившийся в результате этой реакции водород занял при нормальных условиях объем 2000 мл. Вычислите объем и молярную концентрацию полученного раствора серной кислоты.
8 класс Химия Средняя
При действии на 2,4 г некоторого альдегида аммиачного раствора окиси серебра получено 7,2 г металлического серебра. а. Вычислите молекулярную массу соединения, полученного в результате реакции, и приведите его формулу. б. Напишите структурные формулы всех возможных изомеров этого вещества.
8 класс Химия Средняя