Дано:
1. Массовая доля соединения ЭН4 = 55,17%
2. Плотность смеси газов при н. у. = 1,942 г/л
3. Валентность одного соединения = III
4. Валентность другого соединения = IV
5. Массовая доля водорода в смеси = 6,364%
Найти:
1. Формулы газообразных соединений.
2. Массовые доли элементов в каждом соединении.
Решение:
1. Определим молекулярную массу смеси газов. Для этого используем формулу для определения плотности газов:
P = dRT/M, где P - давление (при нормальных условиях P ≈ 101325 Па),
d - плотность (1,942 г/л = 1,942 * 10^-3 кг/м^3),
R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль·К)),
T - температура (при нормальных условиях T ≈ 273,15 К).
Перепишем формулу для нахождения M:
M = dRT/P
Подставим известные значения:
M = (1,942 * 10^-3 kg/m^3) * (8,314 J/(mole*K)) * (273,15 K) / (101325 Pa)
M ≈ 0,04422 кг/моль = 44,22 г/моль
2. Обозначим молекулярные массы соединений. Пусть первое соединение имеет формулу AН3 (валентность III), а второе BН4 (валентность IV).
Молекулярная масса первого соединения AН3 = MA + 3 * MH (где MH - масса атома водорода, MH ≈ 1 г/моль).
Молекулярная масса второго соединения BН4 = MB + 4 * MH.
3. Теперь запишем массовую долю водорода в смеси:
Массовая доля водорода в AН3:
W(H в AН3) = 3 * MH / (MA + 3 * MH)
Массовая доля водорода в BН4:
W(H в BН4) = 4 * MH / (MB + 4 * MH)
Общая массовая доля водорода в смеси (равные объемы газов):
W(H) = (W(H в AН3) + W(H в BН4)) / 2 = 6,364%
4. Запишем уравнение для массовой доли водорода в смеси:
6,364% = (3 * 1 / (MA + 3 * 1) + 4 * 1 / (MB + 4 * 1)) / 2
Умножим обе стороны на 2:
12,728% = (3 / (MA + 3) + 4 / (MB + 4))
5. Также известно, что:
55,17% = (MAH3 * x + MBH4 * (1-x)) / ((MA + 3) * x + (MB + 4) * (1-x))
Тут x – доля первого газа в смеси.
6. Теперь решим систему уравнений с найденными значениями, чтобы выявить MA и MB. Но для упрощения можно подставлять возможные молекулярные массы по валентностям.
7. Попробуем угадать формулы. Соединение с валентностью III может быть аммиаком NH3 или аналогом, а с валентностью IV может быть метаном CH4.
8. Подходящие формулы могут быть:
Соединение 1: AlH3 (боргидрид алюминия) – валентность III
Соединение 2: SiH4 (силан) – валентность IV
9. Проверим, удовлетворяют ли они условиям задачи:
AlH3: МА = 27 + 3*1 = 30 г/моль
SiH4: MB = 28 + 4*1 = 32 г/моль
Смешанная молекулярная масса: 30 * x + 32 * (1-x) = 30.6
10. Соответственно, получаем конечные формулы соединений:
1. AlH3
2. SiH4
Ответ:
Формулы соединений: AlH3 и SiH4.