Найдите объем водорода и число молекул воды, которые образовались при разложении 100 г нитрита аммония содержащего 5% примесей.
Дано: m(NH4NO2 с прим.)=100 г, ω(примесей)=5%
Найти: V(H2)-?, N(H2O)-?
Решение
1-й способ
1. Рассчитываем массовую долю чистого нитрата аммония:
ω(NH4NO2)=100%-ω(примесей)=100%-5%=95%
2. Рассчитываем массу чистого нитрата аммония:
m(NH4NO2)=ω(NH4NO2)•m(NH4NO2 с прим.):100%=95%•100 г:100%=95 г
3. Вычисляем количество вещества нитрата аммония массой 95 г по формуле: n=m/M, где M ― молярная масса.
Mr(NH4NO2)=64, поэтому M(NH4NO2)=64 г/моль
n(NH4NO2)=m(NH4NO2)/M(NH4NO2)=95 г : 64 г/моль=1,48 моль
4. Составим химическое уравнение:
NH4NO2 = N2 + 2H2O
По уравнению реакции n(NH4NO2):n(N2):n(H2O)=1:1:2, поэтому
n(N2)=n(NH4NO2)=1,48 моль
n(H2O)=2•n(NH4NO2)=2•1,48 моль=3 моль
5. Вычисляем объём азота количеством вещества 1,48 моль по формуле: V=n•VM, где VM ― молярный объём.
V(N2)=n(N2)•VM=1,48 моль • 22,4 л/моль=33,2 л
6. Вычисляем число молекул воды в количестве вещества 3 моль по формуле: N=n•NA, где NA ― постоянная Авогадро.
N(H2O)=n(H2O)•NА=3 моль • 6•1023 моль-1=18•1023 молекул=1,8•1024 молекул
2-й способ
1. Рассчитываем массу примесей в образце нитрата аммония:
m(примесей)=ω(примесей)•m(NH4NO2 с прим.):100%=5%•100 г : 100%=5 г
2. Рассчитываем массу чистого нитрата аммония:
m(NH4NO2)=m(NH4NO2 с прим.) - m(примесей)=100 г – 5 г=95 г
3. Составим химическое уравнение:
95 г х л у моль
NH4NO2 = N2 + 2H2O
64 г 22,4 л 2 моль
Над формулами соединений NH4NO2, N2 H2O записываем вычисленную массу нитрата аммония (95 г) и неизвестные объём азота и количество вещества воды (х л и у моль соответственно), а под формулами соединений ― массу и объём соответствующего количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении. При н.у. 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л.
M(NH4NO2)=64 г/моль, масса 1 моль=64 г
4. Объём азота рассчитываем с помощью пропорции:
95 г / 64 г = х л / 22,4 л, отсюда
х=V(N2)=95 г • 22,4 л : 64 г=33,2 л
5. Количество вещества воды рассчитываем с помощью пропорции:
95 г / 64 г = у моль / 2 моль , отсюда
х=n(H2O)=95 г • 2 моль : 64 г=3 моль
6. Вычисляем число молекул воды в количестве вещества 3 моль по формуле: N=n•NA, где NA ― постоянная Авогадро.
N(H2O)=n(H2O)•NА=3 моль • 6•1023 моль-1=18•1023 молекул=1,8•1024 молекул
Ответ: при разложении 100 г нитрита аммония содержащего 5% примесей, образовалось 33,2 л водорода и 1,8•1024 молекул воды.