Какую массу оксида азота(IV) следует добавить к эквимолярной (т. е. содержащей одинаковые химические количества компонентов) газовой смеси азота и водорода массой 100 г, чтобы увеличить её молярную массу на 20 %?
от

1 Ответ

Дано:  
Масса газовой смеси азота (N2) и водорода (H2) = 100 г.  
Молярная масса азота (N2) = 28 г/моль.  
Молярная масса водорода (H2) = 2 г/моль.  

Состав смеси:  
Поскольку смесь эквимолярная, то количество вещества азота и водорода одинаково.  
Обозначим количество вещества N2 и H2 как n моль. Тогда:  
n(N2) = n(H2) = n.

Общая масса смеси:  
m(N2) + m(H2) = 100 г.  
28n + 2n = 100.  
30n = 100.  
n = 100 / 30 ≈ 3.33 моль.

Теперь найдем молярную массу исходной смеси:  
M(смеси) = (m(N2) + m(H2)) / (n(N2) + n(H2)) = 100 г / (n + n) = 100 г / (2n).  
Подставим значение n:  
M(смеси) = 100 г / (2 * 3.33) = 15 г/моль.

Найдем новую молярную массу смеси после добавления оксида азота (IV) (NO2), которая составляет 46 г/моль.  
Увеличение молярной массы на 20 %:  
M(новая) = M(смеси) * 1.2 = 15 г/моль * 1.2 = 18 г/моль.

Теперь обозначим массу добавляемого оксида азота как m(NO2) и состав смеси после добавления:  
M(новая) = (100 + m(NO2)) / (3.33 + m(NO2) / 46).

Решение уравнения:  
18 = (100 + m(NO2)) / (3.33 + m(NO2) / 46).

Перемножим:  
18 * (3.33 + m(NO2) / 46) = 100 + m(NO2).  
60 + (18 * m(NO2) / 46) = 100 + m(NO2).

Переносим все слагаемые, содержащие m(NO2), в одну сторону:  
(18 * m(NO2) / 46) - m(NO2) = 100 - 60.  
(18/46 - 1) * m(NO2) = 40.  
(-28/46) * m(NO2) = 40.  
m(NO2) = 40 * (-46/28) ≈ 82.86 г.

Ответ:  
Необходимая масса оксида азота(IV) составляет примерно 82.86 г.
от