Химия
8 класс
Вопрос
В сосуд емкостью 5,6 л, заполненный при нормальных условиях азотом, поместили 37 г смеси нитрата натрия и карбоната кальция. Сосуд закрыли и нагревали до полного разложения содержавшихся в нем солей. Определите массы веществ в твердом остатке после прокаливания и состав (в % по объему) газовой смеси, находящейся в сосуде после разложения солей, если известно, что ее плотность по кислороду равна 1,08.
Ответ
Рассчитываем количество вещества азота, находившегося в сосуде и среднюю молярную массу образовавшейся газовой смеси:
$\nu (N_{2}) = \frac{V(N_{2})}{22,4} = \frac{5,6}{22,4} = 0,25 моль. M_{ср.} = D_{O_{2} } \cdot M(O_{2}) = 1,08 \cdot 32 = 34,56 г/моль$.
Пусть в исходной смеси было $x$ моль нитрата натрия и $y$ моль карбоната кальция.
$\overset{x}{2NaNO_{3}} \rightarrow \underset{x}{2NaNO_{2} } + \underset{0,5x}{O_{2} } \uparrow$
$\overset{y}{CaCO_{3}} \rightarrow \underset{y}{CaO} + \underset{y}{CO_{2}} \uparrow$
$m(NaNO_{3}) = M(NaNO_{3}) \cdot \nu (NaNO_{3}) = 85x; m(CaCO_{3}) = M(CaCO_{3}) \cdot \nu (CaCO_{3}) = 100y$.
$85x + 100y = Э7$.
$\nu(газов \: в \: образовавшейся \: смеси) = \nu (H_{2}) + \nu (O_{2}) + \nu (CO_{2}) = 0,25 + 0,5x + y$.
$M_{ср.} = \frac{0,25 \cdot 28 + 0,5x \cdot 32 + y \cdot 44}{34,56} = 0,25 + 0,5x + y; 28 \cdot 0,25 + 32 \cdot 0,5x + 44 \cdot y = 34,56 \cdot (NULL,25 + 0,5x + y); 8,64 + 17,28x + 34,56y = 7 + 16x + 44y; 1,28x - 9,44y = - 1,64$
Составляем систему уравнений и решаем ее:
$\left . \begin{matrix} 85x + 100y = 37 \\ 1,28x + 9,44y = -1,64 \end{matrix} \right | \left . \begin{matrix} ~ & 85x + 100y = 37 \\ \cdot \frac{85}{1,28} & 85x - 627y = - 108,9 \end{matrix} \right | \begin{matrix} 727y = 145,9 \\ t = 0,2 \end{matrix}$
$x = \frac{37 - 20}{85} = 0,2$.
Находим объемные доли газов в смеси и массы образовавшихся твердых продуктов:
$\nu (газов \: в \: образовавшейся \: смеси) = 0,25 + 0,5x + y = 0,25 + 0,1 + 0,2 = 0,55$
$\phi (N_{2}) = \chi (N_{2}) = \frac{0,25}{0,55} = 0,4545$ (NULL,45 %);
$\phi (O_{2}) = \chi (O_{2}) = \frac{0,1}{0,55} = 0,1818$ (NULL,18 %);
$\phi(CO_{2}) = C(CO_{2}) = \frac{0,2}{0,55} = 0,3636$ (NULL,36 %);
$\phi(NaNO_{2}) = M(NaNO_{2}) \cdot x = 69 \cdot 0,2 = 13,8 г$;
$m(CaO) = M(CaO) \cdot y = 56 \cdot 0,2 = 11,2 г$.
Ответ: $\phi (N_{2}) = 45,45 \text{ % }; \phi (O_{2}) = 18,18 \text{ % }; \phi (CO_{2}) = 36,36 \text{ % }; m(NaNO_{2}) = 13,8 г; m(CaO) = 11,2 г$.