Вычислите массовые доли химических элементов в азотной кислоте

Задача: вычислить массовые доли элементов в азотной кислоте (HNO3).

Параметры задачи: цель — понять; задание без указания предмета/класса, поэтому дам подробное объяснение по химии на уровне средней школы.

Пошаговое решение

1. Формула вещества

• Азотная кислота: HNO3.

2. Молярные массы элементов (точные значения обычно берут из таблицы Менделеева)

• Масса водорода H: M(H) = 1.00794 г/моль
• Масса азота N: M(N) = 14.0067 г/моль
• Масса кислорода O: M(O) = 15.9994 г/моль

Молярная масса воды HNO3:

• В HNO3 1 атом H + 1 атом N + 3 атомов O
• M(HNO3) = M(H) + M(N) + 3·M(O)
• M(HNO3) = 1.00794 + 14.0067 + 3·15.9994
• M(HNO3) ≈ 63.01284 г/моль

3. Массовая доля элемента в веществе

• Определяем массовую долю каждого элемента как отношение массы элемента к общей молярной массе вещества, умноженное на 100%.

Для одного моля HNO3 имеем по стехиометрии:

• Масса H в 1 моль HNO3: m_H = 1·M(H) = 1.00794 г
• Масса N в 1 моль HNO3: m_N = 1·M(N) = 14.0067 г
• Масса O в 1 моль HNO3: m_O = 3·M(O) = 3·15.9994 = 47.9982 г

Теперь вычислим массовые доли:

• w_H = (m_H / M(HNO3)) × 100% = 1.00794 / 63.01284 × 100% ≈ 1.60%
• w_N = (m_N / M(HNO3)) × 100% = 14.0067 / 63.01284 × 100% ≈ 22.24%
• w_O = (m_O / M(HNO3)) × 100% = 47.9982 / 63.01284 × 100% ≈ 76.16%

Проверка: суммы масс долей близки к 100% (1.60% + 22.24% + 76.16% ≈ 100%).

Альтернативная (упрощённая) версия с округлением:

• Можно взять приблизительно M(HNO3) ≈ 63.0 г/моль, M(H) ≈ 1.01, M(N) ≈ 14.01, M(O) ≈ 16.00.
• Тогда: w_H ≈ 1.01 / 63.0 ≈ 1.60%, w_N ≈ 14.01 / 63.0 ≈ 22.23%, w_O ≈ (3×16.00) / 63.0 ≈ 76.19%.

Итого

• Массовая доля водорода в HNO3: примерно 1.60%
• Массовая доля азота в HNO3: примерно 22.24%
• Массовая доля кислорода в HNO3: примерно 76.16%

Если нужно, могу привести аналогичные вычисления для других химических соединений или привести ответ в виде процентов или в виде безразмерных дробей.