Номер 1026, страница 163 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1026. Кальций массой 7,20 г полностью прореагировал с азотом объёмом (н. у.) $1,344 \text{ дм}^3$ с образованием нового вещества. Установите его формулу.

Дано:

$m(\text{Ca}) = 7,20 \text{ г}$

$V(\text{N}_2) = 1,344 \text{ дм}^3$ (н. у.)

$m(\text{Ca}) = 0,0072 \text{ кг}$

$V(\text{N}_2) = 0,001344 \text{ м}^3$

Найти:

Формулу вещества — ?

Решение:

Для того чтобы установить химическую формулу образовавшегося вещества, необходимо найти соотношение количеств вещества (числа молей) атомов элементов, вступивших в реакцию.

1. Вычислим количество вещества кальция (Ca), используя его массу $m$ и молярную массу $M$. Молярная масса кальция $M(\text{Ca}) \approx 40 \text{ г/моль}$.

$n(\text{Ca}) = \frac{m(\text{Ca})}{M(\text{Ca})} = \frac{7,20 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0,18 \text{ моль}$

2. Вычислим количество вещества азота (N₂), используя его объем $V$ при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет $V_m = 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$.

$n(\text{N}_2) = \frac{V(\text{N}_2)}{V_m} = \frac{1,344 \text{ дм}^3}{22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}} = 0,06 \text{ моль}$

3. Поскольку молекула азота состоит из двух атомов (N₂), количество вещества атомарного азота (N) будет в два раза больше, чем количество вещества молекулярного азота.

$n(\text{N}) = 2 \cdot n(\text{N}_2) = 2 \cdot 0,06 \text{ моль} = 0,12 \text{ моль}$

4. Теперь найдем соотношение количеств вещества атомов кальция и азота. Это соотношение будет соответствовать индексам в эмпирической формуле вещества $\text{Ca}_x\text{N}_y$.

$x : y = n(\text{Ca}) : n(\text{N}) = 0,18 : 0,12$

Чтобы найти простейшее целочисленное соотношение, разделим оба значения на наименьшее из них (0,12):

$x : y = \frac{0,18}{0,12} : \frac{0,12}{0,12} = 1,5 : 1$

Чтобы получить целые числа, умножим обе части соотношения на 2:

$x : y = (1,5 \cdot 2) : (1 \cdot 2) = 3 : 2$

Таким образом, в полученном веществе на 3 атома кальция приходится 2 атома азота. Формула вещества — нитрид кальция.

Ответ: Формула нового вещества — $\text{Ca}_3\text{N}_2$.