Для создания инертной атмосферы в лабораториях часто используют простое вещество чистый азот. Навеску массой 68 г, состоящую из нитрита и нитрата аммония, нагрели, при этом получили 22,4 л смеси газов (н. у.). Для удаления кислорода в газовую смесь поместили раскалённый уголёк. По окончании реакции горения смесь газов пропустили через известковую воду, а затем осушили концентрированной серной кислотой. Объём смеси при этом уменьшился на 2,8 л. Определи массовую долю нитрата аммония (%) в исходной смеси.

Решение:

Разберемся с задачей. Логика такая:

1. Запишем уравнения реакций разложения нитрита и нитрата аммония:
• Нитрит аммония: NH₄NO₂ = N₂ + 2H₂O
• Нитрат аммония: NH₄NO₃ = N₂O + 2H₂O
2. Определим количество вещества смеси газов, образовавшейся при разложении навески:
\[ n(смеси) = \frac{V}{V_m} = \frac{22.4 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 1 \text{ моль} \]
3. Удаление кислорода углем:
\[O_2 + C \rightarrow CO_2\]
4. Поглощение CO₂ известковой водой:
\[CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 + H_2O\]
5. Уменьшение объема смеси после поглощения CO₂ и осушения H₂SO₄:
\[V_{CO_2 + H_2O} = 2.8 \text{ л}\]
6. Найдем количество вещества CO₂ и H₂O:
\[n = \frac{V}{V_m} = \frac{2.8 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 0.125 \text{ моль}\]
7. Следовательно, кислорода было 0.125 моль.
8. Найдем количество вещества азота:
\[n(N_2) = 1 \text{ моль} - 0.125 \text{ моль} = 0.875 \text{ моль}\]
9. Предположим, что в исходной смеси было x моль NH₄NO₂ и y моль NH₄NO₃. Тогда:
   • x + y = 0.875 (по азоту)
   • y = 0.125 (по кислороду)
   Решаем систему уравнений:
   • x = 0.875 - y
   • x = 0.875 - 0.125 = 0.75 моль
10. Найдем массы нитрита и нитрата аммония:
    • m(NH₄NO₂) = n \cdot M = 0.75 моль \cdot 64 г/моль = 48 г
    • m(NH₄NO₃) = 0.125 моль \cdot 80 г/моль = 10 г
11. Общая масса смеси: 48 г + 10 г = 58 г
12. Массовая доля нитрата аммония в исходной смеси: \[\omega(NH_4NO_3) = \frac{m(NH_4NO_3)}{m(смеси)} \times 100\% = \frac{10 \text{ г}}{68 \text{ г}} \times 100\% \approx 14.71\%\]

Ответ: Массовая доля нитрата аммония в исходной смеси составляет примерно 14.71%.

Проверка за 10 секунд: Убедись, что уравнения реакций записаны верно, а расчеты проведены без ошибок.

Уровень эксперт: Попробуй решить задачу, используя другие методы, например, через систему уравнений с двумя переменными.