дано:
- плотность газовой смеси (n. u.) = 1,230 г/дм3
- объём дистиллированной воды = 1,40 дм3 = 1400 см3
- объём газа, который не поглотился = 870 см3
найти:
а) массовую долю аммиака в исходной газовой смеси
б) массовую долю гидрата аммиака в полученном растворе
в) название одного другого бинарного соединения азота с водородом, его молекулярную и структурную формулы
решение:
а) Сначала найдем массу газовой смеси:
Общий объём газовой смеси = объём газа, который не поглотился + объём поглощенного газа
Объём поглощенного газа = объём дистиллированной воды - объём газа, который не поглотился
Объём поглощенного газа = 1400 см3 - 870 см3 = 530 см3
Общий объём газовой смеси = 530 см3 + 870 см3 = 1400 см3 = 1,40 дм3
Масса газовой смеси = плотность * объём = 1,230 г/дм3 * 1,40 дм3 = 1,722 г
Обозначим:
- m(NH3) = масса аммиака
- m(воздуха) = масса воздуха
m(NH3) + m(воздуха) = 1,722 г
Теперь используем идеальный газ для расчета массы аммиака:
Объём аммиака в газовой смеси = (V(NH3) / V(газ смеси)) * V(газ смеси)
Согласно данным, 870 см3 газа не поглотилось, значит, это воздух.
V(NH3) = 530 см3 (поглощённый объём)
M(NH3) = 17 г/моль
Молярный объём газа при н. у. ≈ 22,4 л/моль = 22400 см3/моль
Количество моль аммиака:
n(NH3) = V(NH3) / 22400 см3/моль = 530 см3 / 22400 см3/моль = 0,0236 моль
m(NH3) = n(NH3) * M(NH3) = 0,0236 моль * 17 г/моль ≈ 0,4012 г
Теперь находим массу воздуха:
m(воздуха) = 1,722 г - 0,4012 г = 1,3208 г
Массовая доля аммиака (W(NH3)):
W(NH3) = (m(NH3) / (m(NH3) + m(воздуха))) * 100 %
W(NH3) = (0,4012 г / 1,722 г) * 100 % ≈ 23,29 %
б) Теперь найдем массовую долю гидрата аммиака в полученном растворе:
Гидрат аммиака имеет формулу NH3 · H2O, молекулярная масса ≈ 17 + 18 = 35 г/моль.
Объём поглощённого газа = 530 см3 = 0,0530 дм3, следовательно, количество моль гидрата аммиака в растворе:
n(гидрат) = V(газ) / 22400 см3/моль = 530 см3 / 22400 см3/моль = 0,0236 моль.
Масса гидрата аммиака:
m(гидрат) = n(гидрат) * 35 г/моль ≈ 0,0236 моль * 35 г/моль ≈ 0,826 г
Теперь найдем массу полученного раствора. Поскольку мы использовали 1,40 дм3 дистиллированной воды:
m(раствор) = m(вода) + m(гидрат) = 1400 г + 0,826 г ≈ 1400,826 г
Массовая доля гидрата аммиака (W(гидрат)):
W(гидрат) = (m(гидрат) / m(раствор)) * 100 %
W(гидрат) = (0,826 г / 1400,826 г) * 100 % ≈ 0,059 %