Номер 1050, страница 167 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1050. Объёмная доля аммиака в смеси с кислородом равна 40 %. Рассчитайте массовую долю аммиака в смеси.

Дано:

Смесь газов: аммиак ($NH_3$) и кислород ($O_2$)

Объемная доля аммиака $\phi(NH_3) = 40\%$

Найти:

Массовую долю аммиака $\omega(NH_3)$ - ?

Решение:

Для идеальных газов, согласно следствию из закона Авогадро, объемная доля газа в смеси равна его мольной доле. Поэтому мольная доля аммиака $x(NH_3)$ в смеси составляет 40% или 0.4.

$x(NH_3) = \phi(NH_3) = 40\% = 0.4$

Смесь состоит из двух компонентов: аммиака и кислорода. Сумма их мольных долей равна 1. Найдем мольную долю кислорода $x(O_2)$:

$x(O_2) = 1 - x(NH_3) = 1 - 0.4 = 0.6$

Для удобства расчетов примем, что мы имеем 1 моль газовой смеси. Тогда количество вещества каждого компонента в смеси будет:

$n(NH_3) = 1 \text{ моль} \times x(NH_3) = 1 \text{ моль} \times 0.4 = 0.4 \text{ моль}$

$n(O_2) = 1 \text{ моль} \times x(O_2) = 1 \text{ моль} \times 0.6 = 0.6 \text{ моль}$

Вычислим молярные массы аммиака и кислорода:

Молярная масса аммиака ($NH_3$): $M(NH_3) = 14.007 + 3 \times 1.008 \approx 17 \text{ г/моль}$

Молярная масса кислорода ($O_2$): $M(O_2) = 2 \times 15.999 \approx 32 \text{ г/моль}$

Теперь найдем массу каждого компонента в 1 моль смеси, используя формулу $m = n \times M$:

$m(NH_3) = n(NH_3) \times M(NH_3) = 0.4 \text{ моль} \times 17 \text{ г/моль} = 6.8 \text{ г}$

$m(O_2) = n(O_2) \times M(O_2) = 0.6 \text{ моль} \times 32 \text{ г/моль} = 19.2 \text{ г}$

Общая масса смеси ($m_{смеси}$) равна сумме масс ее компонентов:

$m_{смеси} = m(NH_3) + m(O_2) = 6.8 \text{ г} + 19.2 \text{ г} = 26.0 \text{ г}$

Массовая доля аммиака $\omega(NH_3)$ вычисляется как отношение массы аммиака к общей массе смеси, выраженное в процентах:

$\omega(NH_3) = \frac{m(NH_3)}{m_{смеси}} \times 100\% = \frac{6.8 \text{ г}}{26.0 \text{ г}} \times 100\% \approx 26.15\%$

Округлим результат до десятых долей процента.

Ответ: Массовая доля аммиака в смеси составляет 26.2%.