Номер 1064, страница 169 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1064. *Рассчитайте относительную плотность по воздуху газообразной смеси, имеющей температуру 110 °С, образующейся при термическом разложении нитрита аммония.

Дано:

Вещество: нитрит аммония ($NH_4NO_2$)

Температура газовой смеси: $t = 110 \text{ °C}$

Средняя молярная масса воздуха: $M_{возд} = 29 \text{ г/моль}$

Найти:

Относительную плотность газовой смеси по воздуху $D_{возд}(\text{смеси})$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции термического разложения нитрита аммония. При нагревании нитрит аммония разлагается на газообразный азот и воду:

$NH_4NO_2(тв.) \xrightarrow{t} N_2(г.) + 2H_2O(г.)$

Температура $110 \text{ °C}$ выше температуры кипения воды ($100 \text{ °C}$), поэтому вода в продуктах реакции находится в газообразном состоянии (пар).

2. Из уравнения реакции следует, что образуется газовая смесь, в которой на 1 моль азота ($N_2$) приходится 2 моль паров воды ($H_2O$). Таким образом, соотношение количеств веществ в смеси составляет:

$\nu(N_2) : \nu(H_2O) = 1 : 2$

3. Рассчитаем молярные массы газов, входящих в состав смеси, используя относительные атомные массы: $Ar(N) = 14$, $Ar(H) = 1$, $Ar(O) = 16$.

Молярная масса азота:

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

Молярная масса воды:

$M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$

4. Найдем среднюю молярную массу газовой смеси ($M_{смеси}$). Она рассчитывается как сумма произведений молярных масс компонентов на их мольные доли. Общее количество вещества в смеси условно примем за $1+2=3$ моль. Тогда мольные доли компонентов равны:

$\chi(N_2) = \frac{1}{3}$

$\chi(H_2O) = \frac{2}{3}$

Средняя молярная масса смеси:

$M_{смеси} = \chi(N_2) \cdot M(N_2) + \chi(H_2O) \cdot M(H_2O)$

$M_{смеси} = \frac{1}{3} \cdot 28 \text{ г/моль} + \frac{2}{3} \cdot 18 \text{ г/моль} = \frac{28}{3} + \frac{36}{3} = \frac{64}{3} \approx 21.33 \text{ г/моль}$

5. Относительная плотность газовой смеси по воздуху ($D_{возд}$) равна отношению средней молярной массы смеси к средней молярной массе воздуха ($M_{возд} = 29 \text{ г/моль}$).

$D_{возд}(\text{смеси}) = \frac{M_{смеси}}{M_{возд}}$

$D_{возд}(\text{смеси}) = \frac{64/3 \text{ г/моль}}{29 \text{ г/моль}} = \frac{64}{3 \cdot 29} = \frac{64}{87} \approx 0.736$

Ответ: относительная плотность газовой смеси по воздуху составляет примерно 0,736.