Дано:
- объем азота (N2) = 2 л
- объем хлороводорода (HCl) = 1 л
- объем аммиака (NH3) = 4 л
Найти: объемные доли газов в смеси после реакции.
Решение:
1. Запишем уравнение реакции между хлороводородом и аммиаком:
N2 + 3HCl -> 2NH4Cl
В данном случае, однако, необходимо учитывать реакцию аммиака с хлороводородом, которая будет выглядеть так:
NH3 + HCl -> NH4Cl
2. Определим, сколько молей каждого газа участвует в реакции.
Находим количество вещества газов, используя идеальный газовый закон при нормальных условиях (1 моль газа занимает 22.4 л):
Для N2:
n(N2) = V(N2)/V_m = 2/22.4 = 0.089 моль
Для HCl:
n(HCl) = V(HCl)/V_m = 1/22.4 = 0.045 моль
Для NH3:
n(NH3) = V(NH3)/V_m = 4/22.4 = 0.179 моль
3. Реакция происходит только между NH3 и HCl:
1 моль NH3 реагирует с 1 моль HCl.
Так как у нас есть 0.045 моль HCl, то именно это количество будет реагировать:
- HCl полностью расходуется, образуя 0.045 моль NH4Cl.
- NH3 будет оставаться: 0.179 - 0.045 = 0.134 моль NH3.
4. После реакции остаются:
- N2: 2 л (не участвует в реакции)
- NH3: 0.134 моль
- NH4Cl в газообразном состоянии не рассматриваем, так как он не остается в газовой фазе.
5. Подсчитаем общий объем оставшихся газов:
Объем N2 = 2 л
Объем NH3 = n(NH3) * V_m = 0.134 * 22.4 = 3 л
Общий объем = 2 л + 3 л = 5 л.
6. Теперь определим объемные доли:
- Доля N2 = V(N2)/Общий объем = 2/5 = 0.4
- Доля NH3 = V(NH3)/Общий объем = 3/5 = 0.6
Ответ:
Объемная доля N2 = 0.4
Объемная доля NH3 = 0.6