Номер 9, страница 15 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

9. Определите массовую долю азота в смеси, содержащей 10 г мочевины $(\text{NH}_2)_2\text{CO}$ и столько же хлорида калия.

Дано:

$m((\text{NH}_2)_2\text{CO}) = 10 \text{ г}$

$m(\text{KCl}) = 10 \text{ г}$

$m((\text{NH}_2)_2\text{CO}) = 0.01 \text{ кг}$

$m(\text{KCl}) = 0.01 \text{ кг}$

Найти:

$w(\text{N}) - ?$

Решение:

1. Массовая доля элемента в смеси вычисляется по формуле: $w(\text{элемента}) = \frac{m(\text{элемента})}{m(\text{смеси})} \times 100\%$

2. Найдем общую массу смеси, сложив массы ее компонентов: мочевины и хлорида калия. $m(\text{смеси}) = m((\text{NH}_2)_2\text{CO}) + m(\text{KCl}) = 10 \text{ г} + 10 \text{ г} = 20 \text{ г}$

3. Определим массу азота в смеси. Азот содержится только в мочевине $((\text{NH}_2)_2\text{CO})$. В хлориде калия $(\text{KCl})$ азота нет. Следовательно, масса азота в смеси равна массе азота в 10 г мочевины.

4. Чтобы найти массу азота в 10 г мочевины, сначала рассчитаем массовую долю азота в самой мочевине. Для этого нам понадобятся молярные массы. Используем относительные атомные массы: $Ar(\text{N}) = 14 \text{ г/моль}$, $Ar(\text{H}) = 1 \text{ г/моль}$, $Ar(\text{C}) = 12 \text{ г/моль}$, $Ar(\text{O}) = 16 \text{ г/моль}$.

Молярная масса мочевины: $M((\text{NH}_2)_2\text{CO}) = 2 \times Ar(\text{N}) + 4 \times Ar(\text{H}) + Ar(\text{C}) + Ar(\text{O}) = 2 \times 14 + 4 \times 1 + 12 + 16 = 28 + 4 + 12 + 16 = 60 \text{ г/моль}$

Массовая доля азота в мочевине (учитывая, что в одной молекуле мочевины 2 атома азота): $w(\text{N в мочевине}) = \frac{2 \times Ar(\text{N})}{M((\text{NH}_2)_2\text{CO})} = \frac{2 \times 14}{60} = \frac{28}{60}$

5. Теперь найдем массу азота в 10 г мочевины: $m(\text{N}) = m((\text{NH}_2)_2\text{CO}) \times w(\text{N в мочевине}) = 10 \text{ г} \times \frac{28}{60} = \frac{280}{60} \text{ г} = \frac{28}{6} \text{ г} \approx 4.67 \text{ г}$

6. Наконец, рассчитаем массовую долю азота во всей смеси: $w(\text{N}) = \frac{m(\text{N})}{m(\text{смеси})} \times 100\% = \frac{28/6 \text{ г}}{20 \text{ г}} \times 100\% = \frac{28}{6 \times 20} \times 100\% = \frac{28}{120} \times 100\% = \frac{7}{30} \times 100\% \approx 23.33\%$

Ответ: массовая доля азота в смеси составляет 23.33%.