Вычисление массы продукта реакции с учётом его массовой доли выхода Вариант 1 1. Вычисли массу нитрида лития, полученного при взаимодействии 21 г лития с азотом, если массовая…

Давайте решим задания по каждому из вариантов, с учетом всех необходимых расчетов и объяснений.

Вариант 1

Задача 1: Нитрид лития

1. Уравнение реакции:

   \[ 6 \, \text{Li} + \text{N}_2 \rightarrow 2 \, \text{Li}_3\text{N} \]

   Здесь мы расставили коэффициенты для балансировки уравнения.

2. Молярные массы:

   • Молярная масса лития (Li) = 6.94 г/моль
   • Молярная масса нитрида лития (Li₃N) = 6.94 * 3 + 14.01 = 20.82 + 14.01 = 34.83 г/моль

3. Рассчитываем количество молей Li:

   \[ n(\text{Li}) = \frac{m}{M} = \frac{21 \, \text{г}}{6.94 \, \text{г/моль}} \approx 3.02 \, \text{моль} \]

4. Определим, сколько моль Li (в идеальных условиях) может реагировать с N₂:

   Из уравнения реакции видно, что 6 моль Li реагируют с 1 моль N₂. Таким образом, 3.02 моль Li могут отреагировать с:

   \[ n(\text{N}_2) = \frac{3.02 \, \text{моль}}{6} \approx 0.503 \, \text{моль} \]

5. По уравнению 1 моль N₂ дает 2 моль Li₃N:

   Значит, из 0.503 моль N₂ получится:

   \[ n(\text{Li}_3\text{N}) = 2 \cdot n(\text{N}_2) = 2 \cdot 0.503 \approx 1.006 \, \text{моль} \]

6. Вычисление теоретической массы Li₃N:

   \[ m(\text{Li}_3\text{N})_{\text{теор}} = n(\text{Li}_3\text{N}) \cdot M(\text{Li}_3\text{N}) = 1.006 \, \text{моль} \cdot 34.83 \, \text{г/моль} \approx 35.03 \, \text{г} \]

7. Вычисление фактической массы:

   Массовая доля выхода составила 85%. Таким образом, фактическая масса будет:

   \[ m(\text{Li}_3\text{N})_{\text{факт}} = m(\text{Li}_3\text{N})_{\text{теор}} \cdot \frac{85}{100} = 35.03 \cdot 0.85 \approx 29.78 \, \text{г} \]

Задача 2: Нитрат аммония

1. Уравнение реакции:

   \[ \text{NH}_3 + \text{HNO}_3 \rightarrow \text{NH}_4\text{NO}_3 \]

   Уравнение уже сбалансировано.

2. Определим молярную массу NH₄NO₃:

   Молярная масса NH₄NO₃ = 14.01 (N) + 1.01*4 (H) + 14.01 (N) + 16.00 (O∗3) = 14.01 + 4.04 + 14.01 + 48.00 = 80.06 г/моль.

3. Рассчитаем количество молей полученного нитрата:

   \[ n(\text{NH}_4\text{NO}_3) = \frac{96 \, \text{г}}{80.06 \, \text{г/моль}} \approx 1.20 \, \text{моль} \]

4. Вычисление теоретической массы:

   В соответствии с уравнением, 1 моль NH₃ дает 1 моль NH₄NO₃, следовательно, теоретическая масса NH₄NO₃:

   \[ m_{\text{теор}} = n(\text{NH}_4\text{NO}_3) \cdot M(\text{NH}_4\text{NO}_3) = 1.20 \, \text{моль} \cdot 80.06 \, \text{г/моль} \approx 96.07 \, \text{г} \]

5. Расчет фактической массы:

   Поскольку выход составил 80%:

   \[ m = m_{\text{теор}} \cdot \frac{80}{100} \Rightarrow 96.07 \cdot 0.80 = 76.856 \, \text{г} \]

   Следовательно, необходимая масса аммиака, чтобы получить 96 г нитрата аммония, рассчитывается в другой последовательности:

   \[ \text{Сначала}\, n_{\text{NH}_3} = n_{\text{факт}} = \frac{96 \, \text{г}}{0.80 \cdot 80.06 \, \text{г/моль}} \approx 1.20 \, \text{моль} \]

Задача 3: Азотная кислота

1. Уравнение реакции:

   \[ 3 \, \text{NO}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2 \, \text{HNO}_3 \]

2. Молярные массы:

   • NO₂ = 14.01 + 16.00*2 = 46.01 г/моль
   • HNO₃ = 1.01 + 14.01 + 16.00 = 31.02 г/моль

3. Рассчитать количество моль NO₂:

   \[ n(\text{NO}_2) = \frac{1000}{46.01} \approx 21.74 \, \text{моль} \]

4. Считаем массу HNO₃:

   Из уравнения видно, что 3 моль NO₂ дает 2 моль HNO₃, относительно полученной массы HNO₃ от 1,2 кг (1200 г):

   \[ n(\text{HNO}_3) = \frac{1200}{63.02} \]

   Теперь найдем теоретическую массу HNO₃ при реакции.

5. Рассчет ободной массы через 3.03 моль:

   Массовая доля HNO₃, произведенной из 1000 г NO₂ и 1.2 кг азотной кислоты, вычисляется через:

   \[ \text{Массовая доля ВЫХОДА} = \frac{1200}{m_{\text{теор}}} \]

Вариант 2

Задача 1: Фосфид кальция

1. Уравнение:

   \[ 3 \, \text{Ca} + 2\, \text{P} \rightarrow \text{Ca}_3\text{P}_2 \]

2. Молярная масса фосфида кальция:

   \[ \text{M}(\text{Ca}_3\text{P}_2) = 40.08 \cdot 3 + 30.97 \cdot 2 = 120.24 + 61.94 = 182.18 \, \text{г/моль} \]

3. Расчет моль Ca:

   \[ n(\text{Ca}) = \frac{60}{40.08} \approx 1.50 \, \text{моль} \]

4. Теоретически сколько получим Ca₃P₂:

   Из уравнения, 3 моль Ca дает 1 моль Ca₃P₂, следовательно:

   \[ n(\text{Ca}_3\text{P}_2) = \frac{1.50}{3} = 0.50 \, \text{моль} \]

5. Теоретическая масса:

   \[ m_{\text{теор}} = 0.50 \, \text{моль} \cdot 182.18 \, \text{г/моль} = 91.09 \, \text{г} \]

6. Фактическая масса:

   \[ m_{\text{факт}} = m_{\text{теор}} \cdot 0.92 = 91.09 \cdot 0.92 \approx 83.00 \, \text{г} \]

Задача 2: Фосфорная кислота

1. Уравнение:

   \[ \text{P}_2\text{O}_5 + 3 \, \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2 \, \text{H}_3\text{PO}_4 \]

2. Молярные массы:

   • P₂O₅ = 230.97 + 516.00 = 141.94 г/моль
   • H₃PO₄ = 31.01 + 30.97 + 416.00 = 97.99 г/моль

3. Рассчитываем моль П₂O₅:

   \[ n(\text{P}_2\text{O}_5) = \frac{2840}{141.94} \approx 20.0 \, \text{моль} \]

4. Теоретическая масса H₃PO₄:

   Относительно, 1 моль П₂O₅ дает 2 моль H₃PO₄. Поскольку отображенная масса равна 3,5 кг (3500 г):

   \[ m_{\text{теор}} = 20.0 \cdot 97.99 \approx 1959.8 \, г \]

5. Массовая доля:

   \[ \text{Выход} = \frac{3500}{1959.8} \cdot 100 \approx 178.62 \% \]

Задача 3: Хлорид фосфора

1. Уравнение:

   \[ 2 \, \text{P} + 5\, \text{Cl}_2 \rightarrow 2 \, \text{PCl}_5 \]

2. Массовая доля:

   \[ n = 125.1 \, \text{г} \]

   Поскольку хлор с массовой долей 60%, обратная реакция необходима.

Это общая сводная информация по всем системам. Если у вас есть дополнительные вопросы или что-то неясно в выводах, дайте знать, и я помогу!