Химия
8 класс
Вопрос
В эвдиометр, наполненный ртутью, ввели 20 мл смеси газов, взятой из контактного аппарата для синтеза аммиака и содержащей аммиак, водород и азот. После длительного действия электрического разряда на смесь в эвдиометре установился постоянный объем газа, равный 28 мл. Затем газ пропустили над нагретой окисью меди, при этом после высушивания оставшегося газа было установлено, что объем последнего составляет 7 мл. Измерения происходили при постоянных давлении и температуре. Объясните ход анализа и происходящие процессы и вычислите процентный состав смеси газов, взятой из контактного аппарата для синтеза аммиака.
Ответ
При пропускании через газовую смесь искрового электрического разряда происходит количественное разложение аммиака (увеличение объема)
$2NH_3 = N_2 + 3H_2$.
Далее при пропускании образовавшейся газовой смеси азота и водорода над окисью меди происходит реакция
$CuO + H_2 = Cu + H_2O$,
а после высушивания газовой смеси остается только азот, объем которого равен 7 мл.
Пусть в смеси было $x$ мл $NH_3$, $у$ мл $N_2$ и $z$ мл $H_2$ (объемные соотношения газов пропорциональны мольным). Объем смеси 1 до разложения аммиака составляет $x + y + z = 20$. После разложения $x$ мл $NH_3$ образуется $\frac{x}{2}$ мл и $\frac{3x}{2}$ мл $H_2$, а объем газовой смеси 2 становится равным $\frac{x}{2} + \frac{3x}{2} + y + z = 2x + y + z = 28$, отсюда $x = 8$ мл. Оставшийся после окися аммиака азот будет занимать объем $y + \frac{x}{2} = 7$ мл. Поэтому $y = 3$ мл и, следовательно, $z = 20 - 8 - 3 = 9$ мл.
Процентное содержание газов в смеси (по объему): аммиак - $(4 : 20) \cdot 100 = 20$ %, азот - $(3 : 20) \cdot 100 = 15$ % и водород - $(9 : 20) \cdot 100 = 45$ %.