Номер 792, страница 140 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

792. К веществам, вызывающим парниковый эффект, относится газ А, в состав которого входят два химических элемента. Одним из методов его получения в лабораторных условиях является нагревание вещества Б, массовая доля кислорода в котором составляет 59,97 %. При нагревании навески Б массой 10,00 г образуется 5,501 г газа А и вода.

a) Установите формулы веществ А и Б. Приведите ваши расчёты.

б) Назовите вещества А и Б.

в) Приведите уравнение реакции разложения Б.

г) При внесении горящего магния в сосуд, наполненный газом А, магний продолжает гореть. Какие вещества образуются в результате протекающей химической реакции?

Дано:

$m(Б) = 10.00$ г
$\omega(O \text{ в } Б) = 59.97 \% = 0.5997$
$m(A) = 5.501$ г
Схема реакции: $Б \xrightarrow{t} А(газ) + H_2O$
Газ А — парниковый газ, состоит из двух химических элементов.

Найти:

a) Формулы веществ А и Б
б) Названия веществ А и Б
в) Уравнение реакции разложения Б
г) Вещества, образующиеся при горении Mg в газе А

Решение:

а) Установите формулы веществ А и Б. Приведите ваши расчёты.

1. Найдём массу воды, образовавшейся в реакции, используя закон сохранения массы:

$m(H_2O) = m(Б) - m(A) = 10.00 \text{ г} - 5.501 \text{ г} = 4.499 \text{ г}$

2. Газ А — парниковый газ, состоящий из двух элементов. В лаборатории его получают термическим разложением вещества Б, при котором также образуется вода. Рассмотрим в качестве кандидата на газ А оксид азота(I) ($N_2O$), который является парниковым газом. Лабораторный метод его получения — нагревание нитрата аммония ($NH_4NO_3$). Схема этой реакции соответствует условию задачи:

$NH_4NO_3 \xrightarrow{t} N_2O + 2H_2O$

3. Проверим, может ли вещество Б быть нитратом аммония ($NH_4NO_3$), рассчитав массовую долю кислорода в нём. Молярная масса нитрата аммония:

$M(NH_4NO_3) = 2 \cdot M(N) + 4 \cdot M(H) + 3 \cdot M(O) = 2 \cdot 14.01 + 4 \cdot 1.01 + 3 \cdot 16.00 = 80.06$ г/моль.

Массовая доля кислорода в $NH_4NO_3$:

$\omega(O) = \frac{3 \cdot M(O)}{M(NH_4NO_3)} = \frac{3 \cdot 16.00 \text{ г/моль}}{80.06 \text{ г/моль}} \approx 0.5996 = 59.96\%$

Полученное значение (59.96%) практически полностью совпадает с данным в условии (59.97%). Таким образом, вещество Б — это нитрат аммония ($NH_4NO_3$), а газ А — оксид азота(I) ($N_2O$).

4. Выполним проверку, используя массы реагентов и продуктов. Найдём количество вещества Б ($NH_4NO_3$):

$n(NH_4NO_3) = \frac{m(NH_4NO_3)}{M(NH_4NO_3)} = \frac{10.00 \text{ г}}{80.06 \text{ г/моль}} \approx 0.1249$ моль.

Согласно уравнению реакции, из 1 моль $NH_4NO_3$ образуется 1 моль $N_2O$. Следовательно, $n(N_2O) = n(NH_4NO_3) \approx 0.1249$ моль. Молярная масса $N_2O$ равна $M(N_2O) = 2 \cdot 14.01 + 16.00 = 44.02$ г/моль.

Теоретическая масса газа А ($N_2O$):

$m(N_2O) = n(N_2O) \cdot M(N_2O) = 0.1249 \text{ моль} \cdot 44.02 \text{ г/моль} \approx 5.498$ г.

Рассчитанная масса (5.498 г) очень близка к массе, указанной в условии (5.501 г), что подтверждает правильность определения веществ.

Ответ: Формула вещества А — $N_2O$. Формула вещества Б — $NH_4NO_3$.

б) Назовите вещества А и Б.

Вещество А, $N_2O$, — оксид азота(I) (или оксид диазота, закись азота).
Вещество Б, $NH_4NO_3$, — нитрат аммония (или аммиачная селитра).

Ответ: Вещество А — оксид азота(I), вещество Б — нитрат аммония.

в) Приведите уравнение реакции разложения Б.

Термическое разложение нитрата аммония (вещества Б) происходит при нагревании, в результате чего образуется оксид азота(I) (газ А) и вода.

Ответ: $NH_4NO_3 \xrightarrow{t} N_2O\uparrow + 2H_2O$.

г) При внесении горящего магния в сосуд, наполненный газом А, магний продолжает гореть. Какие вещества образуются в результате протекающей химической реакции?

Горящий магний является очень сильным восстановителем и способен гореть даже в отсутствие кислорода, если есть другой окислитель, например, оксид азота(I). Магний отнимает кислород у $N_2O$, окисляясь до оксида магния ($MgO$), при этом азот восстанавливается до простого вещества ($N_2$):

$Mg + N_2O \rightarrow MgO + N_2$

Так как реакция протекает при высокой температуре горения магния, образовавшийся газообразный азот реагирует с избытком магния, образуя твёрдый нитрид магния ($Mg_3N_2$):

$3Mg + N_2 \rightarrow Mg_3N_2$

Таким образом, конечными продуктами горения магния в оксиде азота(I) являются оксид магния и нитрид магния.

Ответ: Образуются оксид магния ($MgO$) и нитрид магния ($Mg_3N_2$).