Номер 1042, страница 167 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1042. Рассчитайте относительную плотность аммиака по газу, представляющему собой смесь азота и водорода в объёмном соотношении 1 : 5.

Дано:

Газ 1: аммиак ($NH_3$)

Газ 2: смесь азота ($N_2$) и водорода ($H_2$)

Объемное соотношение в смеси: $V(N_2) : V(H_2) = 1 : 5$

Найти:

$D_{смеси}(NH_3)$ - относительную плотность аммиака по газовой смеси.

Решение:

Относительная плотность одного газа по другому (или по смеси газов) определяется как отношение их молярных масс (или молярной массы газа к средней молярной массе смеси).

$D_{смеси}(NH_3) = \frac{M(NH_3)}{M_{ср}(смеси)}$

1. Рассчитаем молярную массу аммиака ($NH_3$), используя относительные атомные массы элементов из Периодической системы Д.И. Менделеева: $Ar(N) = 14$, $Ar(H) = 1$.

$M(NH_3) = Ar(N) + 3 \cdot Ar(H) = 14 + 3 \cdot 1 = 17 \text{ г/моль}$

2. Рассчитаем среднюю молярную массу газовой смеси. Согласно закону Авогадро, объемные доли газов в смеси при одинаковых условиях равны их мольным долям.

Общая объемная (и мольная) часть смеси составляет $1 + 5 = 6$ частей.

Объемная (мольная) доля азота в смеси: $\phi(N_2) = \frac{1}{6}$

Объемная (мольная) доля водорода в смеси: $\phi(H_2) = \frac{5}{6}$

Найдем молярные массы газов, входящих в смесь:

$M(N_2) = 2 \cdot Ar(N) = 2 \cdot 14 = 28 \text{ г/моль}$

$M(H_2) = 2 \cdot Ar(H) = 2 \cdot 1 = 2 \text{ г/моль}$

Средняя молярная масса смеси ($M_{ср}$) вычисляется по формуле:

$M_{ср}(смеси) = \phi(N_2) \cdot M(N_2) + \phi(H_2) \cdot M(H_2)$

$M_{ср}(смеси) = \frac{1}{6} \cdot 28 + \frac{5}{6} \cdot 2 = \frac{28 + 10}{6} = \frac{38}{6} \approx 6,33 \text{ г/моль}$

3. Рассчитаем относительную плотность аммиака по газовой смеси.

$D_{смеси}(NH_3) = \frac{17}{38/6} = \frac{17 \cdot 6}{38} = \frac{102}{38} = \frac{51}{19} \approx 2,68$

Ответ: относительная плотность аммиака по данной газовой смеси составляет 2,68.