Разделы 
Дополнительно
Задача по химии - 4379
2025-07-22 
Соединение X состоит из азота и водорода. При сильном нагревании 3,2 г вещества X оно полностью разлагается без образования твердого остатка. Полученная газовая смесь частично абсорбируется серной кислотой (при этом объем газовой смеси уменьшается в 2,8 раза). Неабсорбированный газ, представляющий собой смесь водорода и азота, при нормальных условиях занимает объем 1,4 л и имеет плотность 0,786 г/л.
Определите химическую формулу соединения X.
Решение:
Исходя из объема и плотности газовой смеси ($ H_{2}+N_{2} $), оставшейся после прохождения продуктов разложения вещества X через серную кислоту, определяем ее массу и молярную массу:
$ m_{1} = V \rho = 1,4 \cdot 0,786 = 1,1 $ г
$ M_{1} = V_{M} \rho = 22,4 \cdot 0,786 = 17,6 $ г/моль
Если принять, что 1 моль этой смеси содержит x моль $ N_{2} $ и (1–x) моль $ H_{2} $, то молярную массу можно выразить так:
$ M_{1} = xM(N_{2}) + (1-x)M(H_{2}) = 28x + 2(1-x) $
Подставляя значение $ M_{1} $ в это уравнение, находим:
$ x = 0,6 $ моль, $ n(N_{2}) : n(H_{2}) = 0,6 : (1-0,6) = 3:2 $
Масса и объем газообразных продуктов разложения вещества X, абсорбированных серной кислотой, равны:
$ m_{2} = 3,2 - 1,1 = 2,1 $ г;
$ V_{2} = 1,4 \cdot 28 - 1,4 = 2,52 $ л
Средняя молярная масса поглощенных газообразных веществ составит:
$\bar{M}_{2} = \frac{V_{M} m_{2}}{V_{2}} = \frac{22,4 \cdot 2,1}{2,52} = 18,67 $ г/моль
Исходя из указанного элементного состава вещества X и его способности разлагаться без образования твердого остатка, можно предположить, что вещество X – аммиак $ NH_{3} $ ($ M_{r}=17 $) или гидразин $ N_{2}H_{4} $ ($ M_{r}=32 $).
Поскольку $\bar{M}_{2}=17 $ г/моль, то в абсорбируемых газах должен содержаться не только аммиак, но и гидразин. Если принять, что 1 моль газовой смеси, поглощаемой кислотой, состоит из a моль $ NH_{3} $ и (1–a) моль $ N_{2}H_{4} $, то среднюю молярную массу этой смеси можно представить так:
$ \bar{M}_{2} = 17a + 32(1-a) = 18,67 $
Отсюда
$ a = 0,889 $ моль; $ n(NH_{3}) : n(N_{2}H_{4}) = 0,889 : 0,111 = 8:1 $
Следовательно, первоначальная газовая смесь, полученная при термическом разложении вещества X, характеризуется мольным соотношением:
$ n(NH_{3}) : n(N_{2}H_{4}) : n(N_{2}) : n(H_{2}) = 8:1:3:2 $,
что отвечает атомному соотношению:
$ n(N) : n(H) = (8+2+6) : (24+4+4) = 16:32 = 1:2 $
Таким образом, исходное вещество X – гидразин $ N_{2}H_{4} $, который разложился при нагревании:
$ 7N_{2}H_{4} = 8NH_{3} + 3N_{2} + 2H_{2} $.
Соединение X состоит из азота и водорода. При сильном нагревании 3,2 г вещества X оно полностью разлагается без образования твердого остатка. Полученная газовая смесь частично абсорбируется серной кислотой (при этом объем газовой смеси уменьшается в 2,8 раза). Неабсорбированный газ, представляющий собой смесь водорода и азота, при нормальных условиях занимает объем 1,4 л и имеет плотность 0,786 г/л.
Определите химическую формулу соединения X.
Решение:
Исходя из объема и плотности газовой смеси ($ H_{2}+N_{2} $), оставшейся после прохождения продуктов разложения вещества X через серную кислоту, определяем ее массу и молярную массу:
$ m_{1} = V \rho = 1,4 \cdot 0,786 = 1,1 $ г
$ M_{1} = V_{M} \rho = 22,4 \cdot 0,786 = 17,6 $ г/моль
Если принять, что 1 моль этой смеси содержит x моль $ N_{2} $ и (1–x) моль $ H_{2} $, то молярную массу можно выразить так:
$ M_{1} = xM(N_{2}) + (1-x)M(H_{2}) = 28x + 2(1-x) $
Подставляя значение $ M_{1} $ в это уравнение, находим:
$ x = 0,6 $ моль, $ n(N_{2}) : n(H_{2}) = 0,6 : (1-0,6) = 3:2 $
Масса и объем газообразных продуктов разложения вещества X, абсорбированных серной кислотой, равны:
$ m_{2} = 3,2 - 1,1 = 2,1 $ г;
$ V_{2} = 1,4 \cdot 28 - 1,4 = 2,52 $ л
Средняя молярная масса поглощенных газообразных веществ составит:
$\bar{M}_{2} = \frac{V_{M} m_{2}}{V_{2}} = \frac{22,4 \cdot 2,1}{2,52} = 18,67 $ г/моль
Исходя из указанного элементного состава вещества X и его способности разлагаться без образования твердого остатка, можно предположить, что вещество X – аммиак $ NH_{3} $ ($ M_{r}=17 $) или гидразин $ N_{2}H_{4} $ ($ M_{r}=32 $).
Поскольку $\bar{M}_{2}=17 $ г/моль, то в абсорбируемых газах должен содержаться не только аммиак, но и гидразин. Если принять, что 1 моль газовой смеси, поглощаемой кислотой, состоит из a моль $ NH_{3} $ и (1–a) моль $ N_{2}H_{4} $, то среднюю молярную массу этой смеси можно представить так:
$ \bar{M}_{2} = 17a + 32(1-a) = 18,67 $
Отсюда
$ a = 0,889 $ моль; $ n(NH_{3}) : n(N_{2}H_{4}) = 0,889 : 0,111 = 8:1 $
Следовательно, первоначальная газовая смесь, полученная при термическом разложении вещества X, характеризуется мольным соотношением:
$ n(NH_{3}) : n(N_{2}H_{4}) : n(N_{2}) : n(H_{2}) = 8:1:3:2 $,
что отвечает атомному соотношению:
$ n(N) : n(H) = (8+2+6) : (24+4+4) = 16:32 = 1:2 $
Таким образом, исходное вещество X – гидразин $ N_{2}H_{4} $, который разложился при нагревании:
$ 7N_{2}H_{4} = 8NH_{3} + 3N_{2} + 2H_{2} $.
