Какова массовая доля азота в исходной смеси, если массой 8,75 г смеси пентена-2 и азота добавлен избыток кислорода

Тема: Расчеты по химии - массовые доли элементов в соединениях

Инструкция: Для решения данной задачи необходимо провести ряд расчетов. Сначала определим количество кислорода, которое участвует в реакции. Поскольку мы имеем избыток кислорода, он полностью реагирует с пентеном-2. Для этого обратимся к химическому уравнению реакции сгорания пентена-2: C5H10 + 8O2 -> 5CO2 + 5H2O. Из него видно, что 1 моль пентена-2 реагирует с 8 молями кислорода.

Масса пентена-2 в смеси составляет 8.75 г. Вычислим количество молей пентена-2. Для этого воспользуемся молярной массой пентена-2 (72.15 г/моль): моль пентена-2 = масса пентена-2 / молярная масса пентена-2 = 8.75 г / 72.15 г/моль ≈ 0.121 моль.

Исходя из соотношения в химическом уравнении, кислорода должно быть в 8 раз больше, чем пентена-2: 0.121 моль * 8 = 0.968 моль.

Далее, определим количество натриевого гидроксида, которое реагирует с полученной газовой смесью. Масса 10% раствора гидроксида натрия равна 320 г. Доля гидроксида натрия в растворе равна 10%, поэтому количество натриевого гидроксида составляет 10% от массы: количество гидроксида натрия = 320 г * 0.10 = 32 г.

Согласно химическому уравнению, для полного взаимодействия 1 моль кислорода требуется 2 моля NaOH: количество NaOH = (0.968 моль * 2) = 1.936 моль.

Для определения массовой доли азота в данной смеси необходимо рассмотреть реакцию образования средней соли. Исходя из состава средней соли, найденного выше, получим уравнение: 5CO2 + 5H2O + 2NaOH -> Na2CO3 + 5H2O. Из него видно, что 1 моль Na2CO3 образуется при полном взаимодействии с 2 молями NaOH.

Следовательно, в 1.936 молях NaOH содержится 0.968 моль Na2CO3.

Из данных уравнений следует, что каждая моль Na2CO3 содержит 2 моля азота. Следовательно, количество молей азота равно: 0.968 моль Na2CO3 * 2 моль азота / 1 моль Na2CO3 = 1.936 моль азота.

Теперь мы можем определить массовую долю азота в исходной смеси. Вес исходной смеси равен сумме масс пентена-2 и добавленного азота: вес смеси = масса пентена-2 + масса азота = 8.75 г + (1.936 моль * молярная масса азота).

Конечно, массовая доля азота в исходной смеси равна: массовая доля азота = (масса азота / вес смеси) * 100%.

Пример использования: Найдите массовую долю азота в исходной смеси, если массой 8.75 г смеси пентена-2 и азота добавлен избыток кислорода и подожжен, и для поглощения полученной газовой смеси потребовалось 320 г 10% раствора гидроксида натрия (образуется средняя соль), а доля выхода продуктов горения составляет 80% от теоретически возможного.

Совет: Для более легкого понимания и решения данной задачи рекомендуется обратиться к химическим уравнениям, которые описывают реакции горения пентена-2 и образования средней соли.

Задание для закрепления: Найдите массовую долю азота в исходной смеси, если массой 5 г смеси пентена-2 и азота добавлен избыток кислорода и подожжен, и для поглощения полученной газовой смеси потребовалось 250 г 20% раствора гидроксида натрия (образуется средняя соль), а доля выхода продуктов горения составляет 85% от теоретически возможного.