Номер 1102, страница 174 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1102. *Рассчитайте объёмную долю кислорода в составе газа, образующегося при термическом разложении нитрата меди(II).

Решение

Для того чтобы рассчитать объемную долю кислорода в газовой смеси, образующейся при термическом разложении нитрата меди(II), необходимо сначала написать уравнение этой химической реакции.

Нитрат меди(II) при нагревании разлагается на оксид меди(II), диоксид азота и кислород. Уравнение реакции в сбалансированном виде выглядит следующим образом:

$2\text{Cu(NO}_3\text{)}_2 \xrightarrow{t} 2\text{CuO} + 4\text{NO}_2 \uparrow + \text{O}_2 \uparrow$

Из уравнения реакции видно, что продуктами являются твердый оксид меди(II) (CuO) и смесь двух газов: диоксида азота ($\text{NO}_2$) и кислорода ($\text{O}_2$).

Согласно закону Авогадро, при одинаковых условиях (температуре и давлении) объемы газов относятся друг к другу так же, как их количества вещества (моли). Соотношение количеств вещества газообразных продуктов определяется стехиометрическими коэффициентами в уравнении реакции.

Из уравнения следует, что на 4 моль диоксида азота образуется 1 моль кислорода:

$n(\text{NO}_2) : n(\text{O}_2) = 4 : 1$

Следовательно, соотношение их объемов также будет 4:1.

$V(\text{NO}_2) : V(\text{O}_2) = 4 : 1$

Объемная доля ($φ$) компонента в газовой смеси рассчитывается как отношение объема этого компонента к общему объему смеси:

$φ(\text{O}_2) = \frac{V(\text{O}_2)}{V_{общий}}$

Общий объем газовой смеси равен сумме объемов диоксида азота и кислорода:

$V_{общий} = V(\text{NO}_2) + V(\text{O}_2)$

Пусть объем кислорода $V(\text{O}_2)$ равен $x$. Тогда объем диоксида азота $V(\text{NO}_2)$ будет равен $4x$. Общий объем смеси составит:

$V_{общий} = 4x + x = 5x$

Теперь можем рассчитать объемную долю кислорода:

$φ(\text{O}_2) = \frac{x}{5x} = \frac{1}{5} = 0.2$

Чтобы выразить объемную долю в процентах, нужно умножить полученное значение на 100%:

$φ(\text{O}_2) = 0.2 \cdot 100\% = 20\%$

Ответ: объемная доля кислорода в составе образующегося газа составляет 0,2 или 20%.