Имеется 10 дм3 смеси аммиака и водорода с относительной плотностью по гелию, равной 1,25. к этой смеси добавили 10 дм3 кислорода и взорвали. определите состав полученной газовой смеси после ее охлаждения в объемных процентах.
Дано: Vcm(H2 + NH3) = 10 дм3 = 10л V(O2) = 10дм3 = 10л Dcm(H2 + NH3) = 1,25 Найти: u(H2) = ? u(NH3) = ? Примечание u - объёмная доля (фи) Решение: 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O 2H2 + O2 = 2H2O Исходя из полученных данных, я пришёл к выводу, что окисление аммиака произвелось над платиновым катализатором, поскольку при образования простого азота задача не имеет решения. Итак, не понимаю зачем дали относительную плотность газов, так как при решении она не используется. Поехали! Введём новые переменные: предположим в первой реакции у нас прореагировало x моль O2, а во второй реакции y моль O2, тогда объём кислорода в первой реакции равен: V1(O2) = n(O2) * Vm, учитывая стехиометрические коэффициенты: V1(O2) = 5x * 22,4 = 112x (л.), во второй - V2(O2) = n2(O2) * Vm = 22,4 y (л.). То есть, объём всего кислорода, по условию задачи равен: 112x + 22,4y = 10; Итак, исходя из нововведённых переменных, n(NH3) = 4/5n1(O2) = 4/5 * x моль = 0,8x моль=> V(NH3) = n(NH3) * Vm = 0,8x моль * 22,4 л/моль = 17,92x (л.), а n(H2) = 2n2(O2) = 2y (моль)=> V(H2) = n(H2) * Vm = 2x моль * 22,4 л/моль = 44,8x (л.). То есть смесь газов представляет собой сумму двух объёмов газов - аммиака и водорода: 17,92x + 44,8y = 10; А теперь, составим и решим систему уравнений: Решаем систему и методом вычитания, домножая первое уравнение на 2, и получаем x = 0,048 моль, далее находим y, и он равен 0,2 моль; Тогда на основании вышеполученных данных: n(NH3) = 0,8n1(O2) = 0,0384 моль; n(H2) = 2n2(O2) = 0,4 моль; Поэтому V(NH3) = 0,86016 л. V(H2) = 8,96 л. Внимание! Почему в сумме не хватает чуть-чуть до 10 л и объёмная доля водорода чуть выше подразумеваемой? - по условию задачи даны не литры, а дм3. Как известно 1л = 0,999973 литра, поэтому, округляя ровно до 1 л., т.е 10дм3 = 10л., я потеряю некие значения. Итак, далее находим объёмные доли: u(NH3) = V(NH3) : Vcm(NH3 + H2) * 100% = (0,86016 : 10 * 100)% = 8,6016%; u(H2) = 100% - u(NH3) = 100% - 8,6016% = 91,3984%.
1) ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ - отн-е МОЛЯРНОЙ МАССЫ (1 моль (22.4 л) газа/смеси газов) к МОЛЯРНОЙ МАССЕ (1 моль (22.4 л)) другого газа/смеси газов; т.о. если молярная масса смеси NH3 и H2 = 4*1.25 = 5 г/моль, то масса 10 дм^3 сос-т соот-но 5*(10/22.4) = 2.232 г;
2) ур-я р-ий сгорания NH3 (в ОТСУТСТВИЕ КАТАЛИЗАТОРА) и H2: а) 2NH3 + 1.5O2 = N2 + 3H2O и б) H2 + 0.5O2 = H2O; в соот-ии с этими ур-ми и условиями задачи, после охл-ия газовая смесь может сос-ть из NH3, H2, N2 и O2 (вода при охл-ии конд-ся и не сос-т часть объема смеси);
3) пусть в исх-ой смеси NH3 и H2 сод-ся х моль NH3 объемом 22.4*х моль и массой 17*х г и у моль H2 объемом 22.4*у моль и массой 2*у г соот-но; отсюда система из 2 равенств 22.4*х+22.4*у = 10 и 17*х+2*у = 2.232; выразив у из 2 равенства через х как у = 1.116-8.5*х, подставив в 1 и решив пол-е равенство, нах-м, что х = 0.089 моль, а у = 0.3595 моль;
4) 10 дм^3 O2 - это соот-но 10/22.4 = 0.446 моль O2; в соот-ии с 2а) на р-ию с 0.089 моль NH3 израсх-ся 0.089/1.333 = 0.067 моль O2 и при этом обр-ся соот-но 0.089/2 = 0.0445 моль N2, а в соот-ии с 2б) на р-ию с 0.3595 моль H2 израсх-ся 0.3595/2 = 0.17975 моль O2; суммарно на р-ии 2а) и 2б) израсх-ся 0.067+0.17975 = 0.24675 моль O2 и т.о. O2 ост-ся в избытке равном 0.446- 0.24675 = 0.19925 моль;
5) т.о. в пол-й газовой смеси сод-ся только N2 0.0445 моль и O2 0.19925 моль; поскольку объемы прямо пропорц-ны молям, объемные доли сос-т: N2 = (0.0445/(0.0445+0.19925))*100 = 18.26% и O2 = (0.19925/(0.0445+0.19925))*100 = 81.74%.
Vcm(H2 + NH3) = 10 дм3 = 10л
V(O2) = 10дм3 = 10л
Dcm(H2 + NH3) = 1,25
Найти:
u(H2) = ?
u(NH3) = ?
Примечание u - объёмная доля (фи)
Решение:
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
2H2 + O2 = 2H2O
Исходя из полученных данных, я пришёл к выводу, что окисление аммиака произвелось над платиновым катализатором, поскольку при образования простого азота задача не имеет решения. Итак, не понимаю зачем дали относительную плотность газов, так как при решении она не используется.
Поехали! Введём новые переменные: предположим в первой реакции у нас прореагировало x моль O2, а во второй реакции y моль O2, тогда объём кислорода в первой реакции равен: V1(O2) = n(O2) * Vm, учитывая стехиометрические коэффициенты: V1(O2) = 5x * 22,4 = 112x (л.), во второй - V2(O2) = n2(O2) * Vm = 22,4 y (л.). То есть, объём всего кислорода, по условию задачи равен:
112x + 22,4y = 10;
Итак, исходя из нововведённых переменных, n(NH3) = 4/5n1(O2) = 4/5 * x моль = 0,8x моль=> V(NH3) = n(NH3) * Vm = 0,8x моль * 22,4 л/моль = 17,92x (л.), а n(H2) = 2n2(O2) = 2y (моль)=> V(H2) = n(H2) * Vm = 2x моль * 22,4 л/моль = 44,8x (л.). То есть смесь газов представляет собой сумму двух объёмов газов - аммиака и водорода:
17,92x + 44,8y = 10;
А теперь, составим и решим систему уравнений:
Решаем систему и методом вычитания, домножая первое уравнение на 2, и получаем x = 0,048 моль, далее находим y, и он равен 0,2 моль;
Тогда на основании вышеполученных данных:
n(NH3) = 0,8n1(O2) = 0,0384 моль;
n(H2) = 2n2(O2) = 0,4 моль;
Поэтому V(NH3) = 0,86016 л.
V(H2) = 8,96 л.
Внимание! Почему в сумме не хватает чуть-чуть до 10 л и объёмная доля водорода чуть выше подразумеваемой? - по условию задачи даны не литры, а дм3. Как известно 1л = 0,999973 литра, поэтому, округляя ровно до 1 л., т.е 10дм3 = 10л., я потеряю некие значения.
Итак, далее находим объёмные доли:
u(NH3) = V(NH3) : Vcm(NH3 + H2) * 100% = (0,86016 : 10 * 100)% = 8,6016%;
u(H2) = 100% - u(NH3) = 100% - 8,6016% = 91,3984%.
2) ур-я р-ий сгорания NH3 (в ОТСУТСТВИЕ КАТАЛИЗАТОРА) и H2: а) 2NH3 + 1.5O2 = N2 + 3H2O и б) H2 + 0.5O2 = H2O; в соот-ии с этими ур-ми и условиями задачи, после охл-ия газовая смесь может сос-ть из NH3, H2, N2 и O2 (вода при охл-ии конд-ся и не сос-т часть объема смеси);
3) пусть в исх-ой смеси NH3 и H2 сод-ся х моль NH3 объемом 22.4*х моль и массой 17*х г и у моль H2 объемом 22.4*у моль и массой 2*у г соот-но; отсюда система из 2 равенств 22.4*х+22.4*у = 10 и 17*х+2*у = 2.232; выразив у из 2 равенства через х как у = 1.116-8.5*х, подставив в 1 и решив пол-е равенство, нах-м, что х = 0.089 моль, а у = 0.3595 моль;
4) 10 дм^3 O2 - это соот-но 10/22.4 = 0.446 моль O2; в соот-ии с 2а) на р-ию с 0.089 моль NH3 израсх-ся 0.089/1.333 = 0.067 моль O2 и при этом обр-ся соот-но 0.089/2 = 0.0445 моль N2, а в соот-ии с 2б) на р-ию с 0.3595 моль H2 израсх-ся 0.3595/2 = 0.17975 моль O2; суммарно на р-ии 2а) и 2б) израсх-ся 0.067+0.17975 = 0.24675 моль O2 и т.о. O2 ост-ся в избытке равном 0.446- 0.24675 = 0.19925 моль;
5) т.о. в пол-й газовой смеси сод-ся только N2 0.0445 моль и O2 0.19925 моль; поскольку объемы прямо пропорц-ны молям, объемные доли сос-т: N2 = (0.0445/(0.0445+0.19925))*100 = 18.26% и O2 = (0.19925/(0.0445+0.19925))*100 = 81.74%.