В лаборатории азот получают разложением нитрита аммония: NH4NO2 - N2 + 2H2O. Придумайте и решите задачу, в условии которой была бы указана масса исходного вещества и массовая доля в нём примесей, а требовалось бы найти объём одного продукта и чисто молекул другого получаемого вещества.

Задача:

В лаборатории было проведено разложение 10 г технического нитрита аммония, содержащего 5% примесей. Определите объем выделившегося азота (при нормальных условиях) и количество молекул воды, образовавшейся в результате реакции.

Решение:

1. Запишите уравнение реакции разложения нитрита аммония: $$NH_4NO_2 \rightarrow N_2 + 2H_2O$$
2. Определите массу чистого нитрита аммония в техническом образце: $$m(NH_4NO_2) = m(техн.) \times (1 - \frac{\text{доля примесей}}{100})$$ $$m(NH_4NO_2) = 10 \text{ г} \times (1 - \frac{5}{100}) = 10 \text{ г} \times 0.95 = 9.5 \text{ г}$$
3. Рассчитайте молярную массу нитрита аммония: $$M(NH_4NO_2) = 14 + 4 \times 1 + 14 + 2 \times 16 = 64 \frac{\text{г}}{\text{моль}}$$
4. Определите количество вещества (моли) чистого нитрита аммония: $$n(NH_4NO_2) = \frac{m(NH_4NO_2)}{M(NH_4NO_2)} = \frac{9.5 \text{ г}}{64 \frac{\text{г}}{\text{моль}}} = 0.148 \text{ моль}$$
5. Согласно уравнению реакции, количество вещества азота равно количеству вещества нитрита аммония: $$n(N_2) = n(NH_4NO_2) = 0.148 \text{ моль}$$
6. Рассчитайте объем выделившегося азота при нормальных условиях (н.у.): $$V(N_2) = n(N_2) \times V_m$$ , где $$V_m = 22.4 \frac{\text{л}}{\text{моль}}$$ $$V(N_2) = 0.148 \text{ моль} \times 22.4 \frac{\text{л}}{\text{моль}} = 3.315 \text{ л}$$
7. Согласно уравнению реакции, количество вещества воды в два раза больше количества вещества нитрита аммония: $$n(H_2O) = 2 \times n(NH_4NO_2) = 2 \times 0.148 \text{ моль} = 0.296 \text{ моль}$$
8. Рассчитайте количество молекул воды: $$N(H_2O) = n(H_2O) \times N_A$$ , где $$N_A = 6.022 \times 10^{23} \frac{\text{молекул}}{\text{моль}}$$ $$N(H_2O) = 0.296 \text{ моль} \times 6.022 \times 10^{23} \frac{\text{молекул}}{\text{моль}} = 1.78 \times 10^{23} \text{ молекул}$$

Ответ: Объем выделившегося азота составляет 3.315 л, количество молекул воды составляет $$1.78 \times 10^{23}$$ молекул.