Номер 1016, страница 162 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1016. Рассчитайте массу азота, содержащегося в воздухе объёмом (н. у.) $116 \text{ м}^3$, в котором его объёмная доля составляет $78,0 \%$.

Дано:

$V(\text{воздуха}) = 116 \text{ м}^3$

$\phi(N_2) = 78,0 \%$

Условия: н. у. (нормальные условия)

Перевод данных в систему СИ и необходимые константы:

$\phi(N_2) = 0,78$

Молярный объем газа при н.у.: $V_m = 22,4 \text{ л/моль} = 22,4 \times 10^{-3} \text{ м}^3\text{/моль}$

Молярная масса азота: $M(N_2) = 28,0 \text{ г/моль} = 0,0280 \text{ кг/моль}$

Найти:

$m(N_2) - ?$

Решение:

1. Сначала определим объем, который занимает азот ($N_2$) в заданном объеме воздуха. Объемная доля ($\phi$) показывает отношение объема компонента к общему объему смеси. Следовательно, объем азота можно рассчитать по формуле:

$V(N_2) = V(\text{воздуха}) \times \phi(N_2)$

Подставив числовые значения, получим:

$V(N_2) = 116 \text{ м}^3 \times 0,78 = 90,48 \text{ м}^3$

2. Далее вычислим количество вещества (число моль) азота. Согласно закону Авогадро, при нормальных условиях 1 моль любого идеального газа занимает объем $V_m = 22,4 \times 10^{-3} \text{ м}^3$. Количество вещества ($n$) можно найти по формуле:

$n(N_2) = \frac{V(N_2)}{V_m}$

Подставим известные значения:

$n(N_2) = \frac{90,48 \text{ м}^3}{22,4 \times 10^{-3} \text{ м}^3\text{/моль}} \approx 4039,3 \text{ моль}$

3. Наконец, рассчитаем массу азота ($m$), зная его количество вещества ($n$) и молярную массу ($M$).

$m(N_2) = n(N_2) \times M(N_2)$

Подставляем вычисленное количество вещества и молярную массу азота в килограммах на моль:

$m(N_2) \approx 4039,3 \text{ моль} \times 0,0280 \text{ кг/моль} \approx 113,1 \text{ кг}$

Учитывая, что исходные данные представлены с тремя значащими цифрами, округлим конечный результат до трех значащих цифр.

Ответ: масса азота составляет $113 \text{ кг}$.