Химия

1 условие. Плотность по водороду исходной смеси
$M(смеси) = 28x + 2 \cdot (1 - x) г/моль$.

По условию задачи плотность газовой смеси по водороду:

$\frac{28x + 2 \cdot (1-x)}{2} откуда$x
Объёмная доля азота в исходной смеси:

$\phi (N_{2}) = \frac{x}{ \nu (исх.смеси)} 2 условие. Плотность по водороду конечной смеси > 4. Пусть в исходной смеси$\nu (N_{2}) = y моль, \nu (H_{2}) = (1 - y) моль$. По условию задачи выход реакции равен 40%, т. е. прореагировало$0,4y ~ моль ~ N_{2}$:$\underset{0,4y}{N_{2}} + \underset{1,2y}{3H_{2} } \leftrightarrows \underset{0,8y}{2NH_{3}}$В реакционной смеси осталось$y - 0,4y = 0,6y ~ моль ~ N_{2}, 1 - y - 1,2y = = (1 - 2,2y) ~ моль ~ H_{2}$и образовалось$0,8y ~ моль ~ NH_{3}$. Общее количество газов в смеси$\nu_{о6щ} = 0,6y + 1 - 2,2y + 0,8y = 1 - 0,8y$. Тогда средняя молярная масса газовой смеси$M(смеси) = \frac{28 \cdot 0,6y + 2 \cdot (1 - 2,2y) + 17 \cdot 0,8y}{ (1 - 0,8y)} г/моль$. По второму условию задачи плотность газовой смеси по водороду:$\frac{28 \cdot 0,6y + 2 \cdot (1 - 2,2y) +17 \cdot 0,8y}{(1 - 0,8y) \cdot 2} >4$, откуда$y > 0,185 моль$. Объёмная доля азота в исходной смеси:$\phi(N_{2} ) = \frac{y}{ \nu(исх.смеси)} > \frac{0,185}{1} = 0,185$. Объёмные доли азота в конечной смеси: минимальная$\phi (N_{2}) = \frac{0,6y}{\nu(кон.смеси)} = \frac{0,6y}{1-0,8y} > \frac{0,6 \cdot 0,185}{1 - 0,8 \cdot 0,231} = 0,130$; максимальная$\phi (N_{2}) = \frac{0,6x}{\nu(кон.смеси)} = \frac{0,6x}{1-0,8x}