Номер 176, страница 211 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.176. Один из оксидов азота, реагируя с углём, образует азот и углекислый газ. Объёмы оксида азота, азота и углекислого газа относятся как 2 : 2 : 1. Определите формулу оксида.

Дано:

Реакция: $N_xO_y + C \rightarrow N_2 + CO_2$

Соотношение объемов газов: $V(N_xO_y) : V(N_2) : V(CO_2) = 2 : 2 : 1$

Найти:

Формулу оксида азота $N_xO_y$.

Решение:

Запишем общее уравнение реакции неизвестного оксида азота с углем:

$a N_xO_y + b C \rightarrow c N_2 + d CO_2$

где $a, b, c, d$ – стехиометрические коэффициенты.

Согласно закону Авогадро, для газов, находящихся в одинаковых условиях (температура и давление), соотношение их объемов равно соотношению их количеств вещества (молей). Следовательно, соотношение стехиометрических коэффициентов для газообразных участников реакции будет таким же, как и соотношение их объемов:

$a : c : d = V(N_xO_y) : V(N_2) : V(CO_2) = 2 : 2 : 1$

Примем эти числа в качестве коэффициентов для газообразных веществ в уравнении реакции. Пусть $a=2$, $c=2$, $d=1$. Тогда уравнение реакции принимает вид:

$2 N_xO_y + b C \rightarrow 2 N_2 + 1 CO_2$

Теперь составим баланс атомов для левой и правой частей уравнения, чтобы найти индексы $x$ и $y$ в формуле оксида.

1. Баланс по атому Азота (N):

В левой части уравнения количество атомов азота равно $2 \cdot x$.

В правой части уравнения количество атомов азота равно $2 \cdot 2 = 4$.

Приравниваем количество атомов:

$2x = 4$

$x = 2$

2. Баланс по атому Кислорода (O):

В левой части уравнения количество атомов кислорода равно $2 \cdot y$.

В правой части уравнения количество атомов кислорода равно $1 \cdot 2 = 2$.

Приравниваем количество атомов:

$2y = 2$

$y = 1$

Таким образом, искомая формула оксида азота – $N_2O_1$, или $N_2O$ (оксид азота(I), или закись азота).

Для полноты решения найдем коэффициент $b$ для углерода, составив баланс по атому Углерода (C):

В левой части: $b$ атомов углерода.

В правой части: $1$ атом углерода.

Следовательно, $b=1$.

Итоговое сбалансированное уравнение реакции выглядит так:

$2 N_2O + C \rightarrow 2 N_2 + CO_2$

Проверим соотношение коэффициентов газообразных веществ: $N_2O : N_2 : CO_2 = 2 : 2 : 1$, что соответствует условию задачи.

Ответ: Формула оксида азота – $N_2O$.