Question

1,2 л аммиака (н. у.) сожгли в избытке кислорода, образовавшуюся смесь газов привели к н. у. и пропустили через озонатор, после чего плотность полученной газовой смеси по аргону стала равна 0,9. Определите объем взятого кислорода (н. у.) и объёмную долю озона в конечной газовой смеси, если известно, что объем газовой смеси до озонирования был на 16,667% больше конечного объема.

Answer 1

Дано:
V(NH3) = 1.2 л ρ(смесь после озонирования)/Ar = 0.9 V(смесь до озонирования)/V(смесь после озонирования) = 1 + 16.667/100 = 1.1667

Найти:
V(O2), ω(O3)

Решение:
Уравнение горения аммиака:
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O

Из уравнения: 5 моль O2 реагируют с 4 моль NH3. n(NH3) = V(NH3)/Vm = 1.2 л / 22.4 л/моль = 1/18.67 моль n(O2) = (5/4) * n(NH3) = (5/4) * (1/18.67) моль = 0.0669 моль V(O2) = n(O2) * Vm = 0.0669 моль * 22.4 л/моль = 1.5 л

После горения:
n(NO) = n(NH3) = 1/18.67 моль n(H2O) = (6/4) * n(NH3) = (6/4)*(1/18.67) моль = 0.0803 моль Общее количество молей до озонирования: n(смесь до) = n(NO) + n(H2O) = 1/18.67 + 3/37.34 = 5/37.34 моль

Объем смеси до озонирования: V(смесь до) = (5/37.34) * 22.4 л = 2.99 л

Объем смеси после озонирования: V(смесь после) = V(смесь до) / 1.1667 = 2.99 л / 1.1667 = 2.56 л

Пусть n(O3) = x моль n(смесь после) = n(NO) + n(H2O) + x = (5/37.34) + x моль M(смесь после) = (M(NO)*n(NO) + M(H2O)*n(H2O) + M(O3)*x) / ((5/37.34)+ x) ρ(смесь после)/Ar = M(смесь после) / M(Ar) = 0.9

M(смесь после) = 0.9 * M(Ar) = 0.9 * 40 г/моль = 36 г/моль
(30*(1/18.67) + 18*(3/37.34) + 48x) / ((5/37.34) + x) = 36

Решая уравнение относительно x: x ≈ 0.023 моль
ω(O3) = (n(O3) / n(смесь после)) * 100% = (0.023 / ((5/37.34) + 0.023)) * 100% ≈ 14.2%

Ответ:
V(O2) = 1.5 л ω(O3) ≈ 14.2 %