Здравствуйте, уважаемые читатели!
Сегодня представляю вашему вниманию задачу "с минимумом информации". Поскольку данные представлены только в относительной форме, решение задачи требует введения дополнительной информации. Непосредственно в этой задаче я принимаю количество вещества, взятого для реакции, за 1 моль. А далее - "атомистика", смеси, конкурирующие реакции. Как и в предыдущих задачах, информация, выделенная курсивом, может варьироваться.
Задача
Магний нагревали на воздухе некоторое время.
В полученной твердой смеси соотношение атомов магния и кислорода составляет 5:1
Полученную смесь разделили на 2 равные части. Одну часть растворили в соляной кислоте, другую – в горячей воде. Объем газов, выделившихся в первом случае, в 3 раза меньше объема газов, выделившихся во втором случае. Найти процентный состав твердой смеси.
Решение.
1. а)При нагревании магния на воздухе могут протекать следующие реакции:
2Mg+O2=2MgO (1)
3Mg+N2=Mg3N2 (2)
т.о., в полученной твердой смеси могут содержаться оксид магния, нитрид магния, а также непрореагировавший магний.
б) В связи с недостаточностью информации условимся, что изначально был взят 1 моль магния, после реакции n(MgО)=х моль,n(Mg3N2)=y моль, n(Mg) непрореаг= z,
х+3у+z=1
в) Согласно условию n(сумм) Mg/n(O)=5
n(сумм) Mg=1, n(O)=x, тогда 1/х=5, х=0, 2 моль=n(MgО)
тогда : 3у+z=0,8, z=0,8-3y
т.о, состав полученной на первом этапе смеси:
n(MgО)=0, 2 моль
n(Mg3N2)=y моль
n(Mg) непрореаг=0,8-3y
2.Реакция с соляной кислотой:
Mg+2HCl=MgCl2+H2 (3)
MgO+2HCl=MgCl2+H2O (4)
Mg3N2+8HCl=3MgCl2+2NH4Cl (5)
Так как смесь разделили на 2 равные части, состав смеси, реагирующей с соляной кислотой:
n(MgО)=0, 1 моль
n(Mg3N2)=0,5y моль
n(Mg) непрореаг=(0,8-3y)/2
Газ выделяется только в реакции (3), n3(H2)=n3(Mg)= (0,8-3y)/2
3. Реакция с горячей водой.
Состав смеси, реагирующей с горячей водой:
n(MgО)=0, 1 моль
n(Mg3N2)=0,5y моль
n(Mg) непрореаг=(0,8-3y)/2
а)Mg+2H2О=Mg(ОН)2+H2 (6)
Mg3N2+6Н2О=3Mg(ОН)2+2NH3 (7)
Газ выделяется в реакциях 6 и 7.
n6(H2)=n6(Mg)= (0,8-3y)/2
n7(NH3)=2n7(Mg3N2)= y
nсумм газов (6+7) =n6(H2)+n7(NH3)= (0,8-3y)/2+y=0,4-0,5у
б) Согласно условию
n3(H2)=(nсумм газов (6+7))/3
(0,8-3y)/2=(0,4-0,5у)/3
откуда у=0,2 моль= n(Mg3N2)
n(Mg) непрореаг=0,8-3y=0,2 моль
4. Состав твердой смеси:
n(Mg3N2)=0,2 моль
n(MgО)=0,2 моль
n(Mg) непрореаг= 0,2 моль
W(Mg)=0,2*24/(0,2*24+0,2*100+0,2*40)=0,146
W(MgО)=0,2*40/(0,2*24+0,2*100+0,2*40)=0,244
W(Mg3N2)=0,2*100/(0,2*24+0,2*100+0,2*40)=0,61
Всего доброго!