Чтобы найти массовую долю примесей в натриевой селитре, давайте разберёмся с реакцией термического разложения натриевой селитры (NaNO₃) и расчетом, основываясь на полученном объёме кислорода.
- Запишем уравнение реакции разложения натриевой селитры:
[ 2 , \text{NaNO}_3 \rightarrow 2 , \text{NaNO}_2 + \text{O}_2 ]
Из уравнения видно, что 2 молекулы натриевой селитры (NaNO₃) при разложении дают 1 молекулу кислорода (O₂).
- Рассчитаем, сколько нужно натриевой селитры для получения 11,704 л кислорода.
Сначала преобразуем объём кислорода в количество молей. Используем закон идеальных газов, который для стандартных условий (н.у.) даёт 1 моль газа объёмом 22,4 л.
[ n_{\text{O}_2} = \frac{V}{22,4} = \frac{11,704 , \text{л}}{22,4 , \text{л/моль}} \approx 0,522 , \text{моль} ]
Из уравнения реакции видно, что, чтобы получить 0,522 моля кислорода, нужно:
[ n_{\text{NaNO}3} = 2 \cdot n{\text{O}_2} = 2 \cdot 0,522 \approx 1,044 , \text{моль} ]
- Теперь рассчитаем массу натриевой селитры:
Молярная масса натриевой селитры (NaNO₃) рассчитывается так:
[ M_{\text{NaNO}3} = M{\text{Na}} + M_{\text{N}} + 3 \cdot M_{\text{O}} = 23 + 14 + 3 \cdot 16 = 85 , \text{г/моль} ]
Теперь находим массу натриевой селитры, необходимую для получения 1,044 моля:
[ m_{\text{NaNO}3} = n{\text{NaNO}3} \cdot M{\text{NaNO}_3} = 1,044 , \text{моль} \cdot 85 , \text{г/моль} \approx 88,74 , \text{г} ]
- Учитываем выход реагента:
Поскольку реакция прошла с выходом 95%, находим фактическую массу натриевой селитры, которая должна была быть в образце:
[ m_{\text{NaNO}3,\text{факт}} = \frac{m{\text{NaNO}_3}}{0,95} \approx \frac{88,74}{0,95} \approx 93,45 , \text{г} ]
- Подсчитаем массу примесей:
В начальном образце у нас 100 г, следовательно, масса примесей:
[ m_{\text{примеси}} = 100 , \text{г} - 93,45 , \text{г} \approx 6,55 , \text{г} ]
- Теперь находим массовую долю примесей в исходном образце:
[ \text{Массовая доля примесей} = \left( \frac{m_{\text{примеси}}}{m_{\text{образца}}} \right) \cdot 100% = \left( \frac{6,55 , \text{г}}{100 , \text{г}} \right) \cdot 100% = 6,55% ]
- Записываем ответ с точностью до десятых:
Ответ: 6,6