При нагревании СН 4 при 1500 С образуется С2Н2. Определите объемную долю (%) водорода в полученной газовой смеси, если выход продукта 60%

Дано:
m(смеси солей = 31.28г
m(р-ра HNO₃)=15.48г
ω(HNO₃)=48.84%=0.4884
Найти:
Me(NO₃)ₓ -
Me(NO₃)ₐ -
Решение:
И так, начнем с того, что можем определить одну из солей находящейся в нашей смеси. Вы спросите как? А ответ прост: нам сказано, что образовались остатки оксида азота (I) и кислорода(кислород в нашем случае не так важен как оксид. Если смотреть на разложение нитратов, то ни в одном из случаев не образуется оксида азота(I), следовательно, можно предположить что перед нами исключение, соль нитрата аммония( NH₄NO₃):
NH₄NO₃-[t]->N₂O+2H₂O
Так что первая соль найдена - Me(NO₃)ₓ это NH₄NO₃.
Напишем реакцию получения азотной кислоты:
4NO₂+O₂+2H₂O->4HNO₃
M(HNO₃)=63г/моль
m(HNO₃)=m(р-ра*ω=15.48*0.4884 = 7.56г
n(HNO₃)=m/M = 7.56/63 = 0.12моль
n(H₂O)=n(HNO₃)/2 = 0.06моль
m(H₂O)=n(H₂O)*M(H₂O)=0,06*18 = 1.08г - вода которая пошла на образование HNO₃
Теперь находим массу нитрата аммония в смеси, через воду:
m(H₂O)=m₁(H₂O)+m₂(H₂O), где:
m₁(H₂O) - вода пошедшая на образование HNO₃
m₂(H₂O) - вода оставшаяся в избытке
m₂(H₂O)=15.48-15.48*0.4884 = 7.92г
m(H₂O)=m₁(H₂O)+m₂(H₂O)=1.08+7.92 = 9г
n(H₂O)=m/M = 9/18 = 0.5моль
n(NH₄NO₃)=n(H₂O)/2 = 0.25моль
M(NH₄NO₃)=80г/моль
m(NH₄NO₃)=n*M = 0.25*80 = 20г
Находим массу второй соли:
m[Me(NO₃)ₐ]=31.28-20 = 11.28г
Теперь рассмотрим варианты, когда а = 1,2,3-(основные валентности металлов.
1) Когда а = 1.
Схема разложения выглядит так:
2MeNO₃-[t]->2MeNO₂+O₂
Если внимательно почитать условие, то сказано что "получили остатки оксида азота(I) и кислорода", т.е. Кислорода было больше чем нужно для образования азотной кислоты(он находится в избытке, поэтому мы не можем вести расчеты по нему и откидываем вариант при а = 1.
2) Когда а = 2:
Cхема разложения выглядит так:
2Me(NO₃)₂-[t]->2MeO+4NO₂+O₂
Из реакции по образованию азотной кислоты(см. Выше, находим химическое количество оксида азота(IV):
n(NO₂)=n(HNO₃)=0.12моль
n(NO₂ по обр. К-ты = n(NO₂ из разл. Соли =0.12моль
Получаем:
n[Me(NO₃)₂]=n(NO₂)/2 = 0.06моль
Находим молярную массу соли и молярную массу металла:
M[Me(NO₃)₂]=m/n = 11.28/0.06 = 188г/моль
M(Me)=188-2*(14+48)=64г/моль
Металл с молярной массой 64г/моль соответствует меди(Сu) => искомая соль, нитрат меди(II) - Cu(NO₃)₂
Если у вас есть желание, вы можете проверить и с трехвалентным металлом(на всякий случай, мало ли в другой задаче получится, но я уже проверил и могу сказать, что в этой задаче этого не стоит делать.
Ответ: в составе смеси были соли NH₄NO₃(массой 20г и Cu(NO₃)₂ [массой 11.28г].
Пусть исходно было 1 моль СН4.
Запишем уравнение реакции:
2CH4 = C2H2 + 3H2 Запишем изменения количества веществ:
Было: 1моль 0 моль 0 моль
Стало 1 - 2х моль х моль 3х моль
Общее количество веществ в полученной смеси: 1 - 2х + х + 3х = 1 + 2х моль
Количество вещества пропорционально объему (а отсюда и объемной доле, поэтому запишем теперь объемную долю ацетилена через количество вещества:
φ (С2Н2): х/(1+2х = 0,21 (по условию. Откуда х=0,362 моль
Значит, в реакцию вступило метана 2х = 0,724 моль.
Поэтому степень превращения метана составит: 0,724/1 = 0,724 (или 72,4%)
Ответ: 72,4%
Дано:
m(тв. См. ) = 10 г
V(CO2) = 0,112 л
ω(Сa(OH)2) = 1% или 0,01
ρ(р-ра Ca(OH)2) = 1,01 г/мл
Найти:
m(p-pa Ca(OH)2) -
ω(NaOH) -
Решение.
n(H2) = V(H2)/Vm = 0,112 л/22,4 л/моль = 0,005 моль
2NaHCO3 ⇒Na2CO3 + CO2↑+H2O (1)
Из уравнения реакции (1) следует, что
n(Na2CO3)=n(CO2)= 0,005 моль
M(Na2CO3)=106 г/моль
m(Na2CO3) = n(Na2CO3)*M(Na2CO3)=0.005 моль*106 г/моль = 0,53 г
Находим массу непрореагировавшего гидрокарбоната натрия
m(NaHCO3) = m(тв. См. ) - m(Na2CO3) = 10 г - 0,53 г = 9,47 г
Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3↓+2NaOH (2)
Из уравнения реакции (2) следует, что
n(CaCO3)=n(Na2CO3)=n(Ca(OH)2= 0.005 моль
n(NaOH) = 2*0.005 моль = 0,01 моль
M(NaHCO3) = 84 г/моль
n(NaHCO3) = m(NaHCO3)/M(NaHCO3) = 9.47 г/84 г/моль = 0,11274 моль
NaHCO3 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + NaOH + H2O (3)
Из уравнения реакции (3) следует, что
n(CaCO3)=n(NaOH)=n(H2O)=n(Ca(OH)2) = 0,11274 моль
m’(H2O) = n(H2O)*M(H2O) = 0,11274 моль*18 г/моль = 2,12 г
Σn(Ca(OH)2) = 0,005 моль +0,11274 моль = 0,11774 моль
M(Ca(OH)2) = 74 г/моль
m(Ca(OH)2) = n(Ca(OH)2*M(Ca(OH)2) = 0,11774 моль*74 г/моль = 8,713 г
m(p-pa Ca(OH)2) = m(Ca(OH)2)/ω(p-pa Ca(OH)2 = 8.713 г/0.01 = 871.3 г
V(p-pa Ca(OH)2) = m(p-pa Ca(OH)2)/ρ(p-pa Ca(OH)2)
V(p-pa Ca(OH)2) = 871,3 г/1,01 г/мл = 862,673 мл
m(H2O) = m(p-pa Ca(OH)2) - m(Ca(OH)2) = 871,3 г-8,713 г = 862,587 г
Σn(NaOH)= 0,01 моль + 0,11274 моль = 0,12274 моль
M(NaOH)= 40 г/моль
m(NaOH) = Σn(NaOH)*M(NaOH) = 0,12274 моль*40 г/моль = 4,91 г
Σn(CaCO3) = Σn(Ca(OH)2) = 0,1174 моль
M(CaCO3) = 100 г/моль
m(CaCO3) = 0,1174 моль*100 г/моль = 11,74 г
m(p-pa) = m(p-pa Ca(OH)2)+m(тв. Ост. )-m(CaCO3)
m(p-pa)=871,3 г+10 г -11,74 г = 869,56 г
ω(NaOH) = m(NaOH)/m(p-pa) = 4,91 г/869,56 г = 0,00565 или 0,565%
Ответ: 862,673 мл Сa(OH)2; 0,565% р-ра NaOH
Раз остался оксид азота1, то одно из веществ - нитрат аммония NH4NO3 =N2O +2H2O. При разложении второго нитрата образовался оксид азота 4 и кислород. 4NO2 +O2 + 2H2O = 4HNO3 посчитаем массу азотной кислоты и кол-во вещества кислоты получим 0,12 моль кислоты и столько же моль NO2. На реакцию ушло 0,06 моль воды. А в растворе - нашли массу воды, моли - 0,44. Значит всего образовалось при разложении нитрата аммония 0,5 моль воды, значит было 0,25 моль нитрата аммония или 20 г. Значит другого нитрата было 11,28 г. В них 0,12*62 = 7,44 г нитрат-аниона и 3,84 г катиона металла. Если металл одновалентный, то делим на 0,12 получаем 32г/моль - такого металла нет, предполагаем, что металл двухвалентный, тогда делим на 0,06, получаем 64 - это медь доли посчитайте сами
Для расчета возьмем смесь газов количеством 1 моль, следовательно, объем смеси будет равен 22,4 л.
Примем количество монооксида азота за х моль, тогда количество его димера составит (1-х моль, составим матем. Уравнение:
[х*M(NO)+(1-x)*M(N2O2)]/22.4 = 1,473
Решив уравнение, получим, что х = 0,9 моль
n(N2O2) = 1 моль-0,9 моль = 0,1 моль
V(N2O2) = n(N2O2)*Vm = 0,1 моль*22,4 л/моль = 2,24 л
φ(N2O2) = 2,24 л/22,4 л *100% = 10%
Ответ: 10%