Массовая доля азота в одном из его оксидов составляет 30,4%, плотность этого оксида по воздуху 3,17. Выведите молекулярную формулу этого оксида.

Дано:

ω (N) = 30,4%

D возд. (N (х) O (у)) = 3,17

Найти:

формула в-ва - ?

При решении данной задачи необходимо знать и уметь применить:

методику работы с периодической системой Д. И. Менделеева; понятия "массовая доля", "количество вещества"; провести расчеты, используя необходимые формулы.

Решение:

Количественное определение элементов в веществе

1) Примем массу предоставленного образца неизвестного вещества за 100 г;

2) Вычислить массу каждого элемента (N, O) в предоставленном образце неизвестного вещества:

m (N) = ω (N) * m (в-ва) / 100% = 30,4% * 100 / 100% = 30,4 г;

Так как по условию дан оксид азота, а это вещество состоит только из 2-х элементов (N и O), тогда

m (O) = 100 - m (N) = 100 - 30,4 = 69,6 г;

3) Используя периодическую систему Д. И. Менделеева, определить атомные массы каждого элемента (N, O) в предоставленном образце неизвестного вещества:

Ar (N) = 14 а. е. м.;

Ar (O) = 16 а. е. м.;

4) Используя формулу, вычислить количество вещества каждого элемента (N, O) в предоставленном образце неизвестного вещества:

n (N) = m (N) / Ar (N) = 30,4 / 14 = 2,171 моль;

n (O) = m (O) / Ar (O) = 69,6 / 16 = 4,35 моль;

Выведение формулы неизвестного вещества

5) Исходя из определения "количество вещества", можно вывести формулу неизвестного вещества N (х) O (у). То есть соотношение стехиометрических коэффициентов элементов (х, у) прямо пропорционально соотношению найденному их значению количество вещества:

х: у = n (N) : n (O) = 2,171 : 4,35;

Необходимо все значения разделить на минимальное из них (2,171):

х: у = 1 : 2;

6) Таким образом, получена простейшая формула неизвестного вещества - NO2. Такое вещество действительно существует, однако по условию нам дана плотность неизвестного вещества по воздуху. Вычислить молярную массу неизвестного вещества:

Mr (в-ва) = D возд. * Mr (возд.) = 3,17 * 29 = 91,93 г/моль;

7) Найти молярную массу простейшей формулы неизвестного вещества - NO2:

Mr (NO2) = Ar (N) + Ar (O) * 2 = 14 + 16 * 2 = 46 г/моль;

8) Найти соотношение между найденными молярными массами:

Mr (в-ва) : Mr (NO2) = 91,93 : 46 = 1,998 : 1 = 2 : 1;

9) Так как Mr (в-ва) в 2 раза больше, чем Mr (NO2), то и количество каждого элемента в молекуле в 2 раза больше. Следовательно, формула неизвестного вещества:

N2O4 - тетраоксид диазота.

Ответ: Формула неизвестного вещества - N2O4 - тетраоксид диазота.

Решение:

1. Молекулярная масса воздуха равна 29 г/моль.

2. Относительная атомная масса азота равна 14, кислорода равна 16.

3. Найдём молекулярную массу неизвестного оксида:

29 * 3,17 = 92 г/моль;

4. Найдём молекулярную массу азота в соединении:

92 * 0,304 = 28 г/моль;

5. Найдём количество атомов азота:

28 / 14 = 2;

6. Найдём молекулярную массу кислорода в соединении:

92 - 28 = 64 г/моль;

7. Найдём число атомов кислорода:

64 / 16 = 4;

Ответ: молекулярная формула оксида - N2O4.