Дано:
- Масса кальция (Ca) = 7,20 г
- Объем азота (N2) = 1,344 дм3 (при н.у.)
Найти:
- Формулу нового вещества, образующегося при реакции кальция с азотом.
Решение:
1. Определим количество молей кальция (Ca):
Молярная масса кальция (Ca) ≈ 40,08 г/моль.
Количество молей кальция (n_Ca) = масса / молярная масса = 7,20 г / 40,08 г/моль ≈ 0,179 моль.
2. Определим количество молей азота (N2):
При нормальных условиях 1 моль газа занимает объем 22,4 дм3.
Количество молей азота (n_N2) = объем / объем одного моля = 1,344 дм3 / 22,4 дм3/моль ≈ 0,06 моль.
3. Установим уравнение реакции между кальцием и азотом:
Ca + N2 → Ca3N2
Из уравнения видно, что для образования нитрида кальция (Ca3N2) нам необходимо 3 моль кальция для 1 моля азота. Таким образом, необходимо соотношение:
3 моль Ca : 1 моль N2
4. Рассчитаем, сколько моль кальция нужно для имеющегося количества азота:
Для 0,06 моль N2 потребуется: 0,06 моль * 3 = 0,18 моль Ca.
5. Сравним количество доступного кальция с требуемым:
- У нас есть только 0,179 моль Ca, а требуется 0,18 моль.
- Азот является лимитирующим реагентом, так как его молей меньше в соответствии с установленным соотношением.
6. Следовательно, новый продукт будет образован по формуле:
Ca3N2, где кальций полностью соединяется с азотом по реакции.
Ответ:
Формула нового вещества, образующегося при реакции кальция с азотом, - Ca3N2 (нитрид кальция).