Решение. Озон и кислород реагируют с водородом следующим образом:

а) 2 Н2 + О2 = 2 Н2О

б) 3 Н2 + О3 = 3 Н2О

Обозначим через х л необходимый объём озонированного кислорода; тогда:

0,24х л — объём озона в смеси,

0,76х л — объём кислорода в смеси,

0,24х·3 = 0,72х л — объём водорода, реагирующего с озоном (из уравнения реакции б)

0,76х·2 = 1,52х л — объём водорода, реагирующего с кислородом (из уравнения реакции а)

По условию задачи, суммарный объём водорода равен 11,2 л, поэтому:

0,72х + 1,52х = 11,2

2,24х = 11,2

х = 5, т. е. необходимый объём озонированного кислорода равен 5 л.

(82). При прохождении смеси равных объёмов азота и водорода через контактный аппарат 30 % азота превращаются в аммиак. Определить в процентах объёмный состав газовой смеси, которая выходит из контактного аппарата.

Решение. Уравнение реакции:

N2 + 3 H2 = 2 NH3.

Пусть общий объём исходной смеси 1 л. Тогда в ней содержится 0,5 л азота и 0,5 л водорода. В аммиак превращаются 30 % азота, т. е. = 0,15 л. Тогда количество превратившегося в аммиак водорода в три раза больше (из уравнения реакции): 0,45 л, а количество образовавшегося аммиака 0,3 л (0,15·2). Тогда количества оставшихся водорода и азота равны соответственно 0,05 л (0,5 - 0,45) и 0,35 л (0,5 - 0,15). Суммарный объём конечной смеси 0,35 + 0,05 + 0,3 = 0,7 л; содержание в ней аммиака ·100 % = 42,9 %; азота — ·100 % = 50 %, водорода — ·100 % = 7,1 %.

18. Вывести молекулярную формулу вещества, содержащего 58,5 % углерода, 4,1 % водорода, 11,4 % азота и 26 % кислорода. Молекулярная масса вещества — 123 а. е. м.

Решение. Из условия задачи вытекает, что данное вещество состоит из четырёх элементов — углерода, водорода, азота и кислорода. В общем виде такое соединение можно представить формулой CxHyNzOt. Масса углерода в молекуле этого соединения составляет 12x, водорода — 1y, азота — 14z, кислорода — 16t а. е. м. Очевидно, соотношение масс углерода, водорода, азота и кислорода в молекуле этого вещества равно соотношению процентного содержания этих элементов в веществе:

12x : 1y : 14z : 16t = 58,5 : 4,1 : 11,4 : 26.

Избавившись от коэффициентов при неизвестных:

x : y : z : t =

получим:

x : y : z : t : = 4,87 : 4,1 : 0,81 : 1,62

Так как x, y, z и t обозначают количества атомов в молекуле соединения и поэтому не могут быть дробными, полученное соотношение превращаем в соотношение целых чисел. Для этого все числа данного соотношения делим на меньшее:

x : y : z : t = = 6 : 5 : 1 : 2

Следовательно, простейшая формула соединения — C6H5NO2. Молекулярная масса вещества, рассчитанная как сумма атомных масс, составляет 123 а. е. м. Значит, полученная простейшая формула этого соединения C6H5NO2 является его истинной молекулярной формулой.

19. При полном сгорании 3,1 г органического вещества образовалось 8,8 г диоксида углерода, 2,1 г воды и 0,47 г азота. Найти молекулярную формулу вещества, если масса 1 л паров этого вещества, приведённого к нормальным условиям, составляет 4,15 г.

Решение. Определим содержание углерода в веществе:

в 44 г СО2 содержится 12 г углерода

» 8,8 г » х г »

х = = 2,4 г.

По количеству образовавшейся воды вычислим содержание кислорода во взятом веществе:

в 18 г воды содержится 2 г водорода

» 2,1 г » у г »

у = = 0,23 г.

Суммарная масса углерода, водорода и азота — 3,1 г (2,4 + 0,23 + 0,47 = 3,1) — равна массе исходного вещества, следовательно, кислород в состав соединения не входит.

Если общая формула органического соединения — CxHyNz, то можно записать и решить уравнение:

12x : 1y : 14z = 2,4 : 0,23 : 0,47

x : y : z = = 0,2 : 0,23 : 0,033 = 6 : 7 : 1.

Простейшая формула соединения — C6H7N (М = 93).

Зная массу 1 л паров этого вещества, можно рассчитать его молярную массу:

1 л паров имеет массу 4,15 г

22,4 л » » » х г

х = = 93 г.

Вычисленная молекулярная масса соединения равна 93, следовательно, простейшая формула — C6H7N — является его истинной формулой.

20. Для сжигания некоторого количества азотосодержащего вещества потребовалось 504 мл кислорода. Масса образовавшейся при этом воды равна 0,45 г. Объём газообразных продуктов реакции составил 560 мл. После пропускания газовой смеси через раствор едкого натра её объём уменьшился до 112 мл (объёмы газов измерены при нормальных условиях, объём образовавшейся воды во внимание не принимать). Вывести молекулярную формулу вещества, если его молекулярная масса равна 75 а. е. м.