Question

Смесь, состоящую из азота массой 400 мг и кислорода массой 800 мг, нагрели в замкнутом сосуде до высокой температуры, а затем охладили. При этом четвёртая часть имеющегося в смеси кислорода вступила в реакцию. Рассчитайте массовые доли всех веществ в газовой смеси, полученной в результате реакции. Какой объём будет занимать полученная газовая смесь при н. у.?

Answer 1

Дано:
- Масса азота (m_N2) = 400 мг = 0,0004 кг
- Масса кислорода (m_O2) = 800 мг = 0,0008 кг

Найти:
- Массовые доли всех веществ в газовой смеси после реакции
- Объем полученной газовой смеси при нормальных условиях (н. у.)

Решение:

1. Найдем количество вещества азота и кислорода.
Молярная масса азота (M_N2) = 14 * 2 = 28 г/моль = 0,028 кг/моль
n_N2 = m_N2 / M_N2 = 0,0004 / 0,028 ≈ 0,0143 моль

Молярная масса кислорода (M_O2) = 16 * 2 = 32 г/моль = 0,032 кг/моль
n_O2 = m_O2 / M_O2 = 0,0008 / 0,032 = 0,025 моль

2. Рассчитаем количество кислорода, которое вступило в реакцию.
Четвертая часть кислорода = 0,025 / 4 = 0,00625 моль

3. Определим оставшееся количество кислорода после реакции.
n_O2_оставшийся = n_O2 - 0,00625 = 0,025 - 0,00625 = 0,01875 моль

4. Теперь общее количество вещества после реакции:
n_total = n_N2 + n_O2_оставшийся = 0,0143 + 0,01875 = 0,03305 моль

5. Рассчитаем массу оставшегося кислорода.
m_O2_оставшийся = n_O2_оставшийся * M_O2 = 0,01875 * 0,032 = 0,0006 кг

6. Найдем массовые доли всех веществ в газовой смеси.
Общая масса газа после реакции:
m_total = m_N2 + m_O2_оставшийся = 0,0004 + 0,0006 = 0,001 кг

Массовая доля азота:
ω_N2 = m_N2 / m_total = 0,0004 / 0,001 = 0,4 (или 40%)

Массовая доля кислорода:
ω_O2 = m_O2_оставшийся / m_total = 0,0006 / 0,001 = 0,6 (или 60%)

7. Найдем объем полученной газовой смеси при нормальных условиях:
V_total = n_total * 22,4 л/моль = 0,03305 * 22,4 ≈ 0,740 л = 0,000740 м³

Ответ:
Массовые доли:
- Азот: 40%
- Кислород: 60%

Объем полученной газовой смеси при н. у. составляет примерно 0,000740 м³.