Номер 12, страница 35 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

*12. При полном разложении газообразного оксида азота образовалось 20 л азота и 10 л кислорода. Установите формулу оксида.

Дано:

$V(N_2) = 20 \text{ л}$

$V(O_2) = 10 \text{ л}$

Перевод в систему СИ:

$V(N_2) = 20 \text{ л} = 0.02 \text{ м}^3$

$V(O_2) = 10 \text{ л} = 0.01 \text{ м}^3$

Найти:

Формулу оксида азота ($N_xO_y$) - ?

Решение:

Запишем уравнение реакции разложения оксида азота в общем виде. Обозначим неизвестную формулу оксида как $N_xO_y$. Продуктами разложения являются простые вещества — азот ($N_2$) и кислород ($O_2$).

Схема реакции:

$N_xO_y \rightarrow N_2 + O_2$

Согласно закону Авогадро, при одинаковых условиях (температуре и давлении) объемы газов относятся друг к другу как их количества веществ (в молях). Это также означает, что соотношение объемов газообразных участников реакции равно соотношению их стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции.

Найдем соотношение объемов образовавшихся газов:

$V(N_2) : V(O_2) = 20 \text{ л} : 10 \text{ л} = 2 : 1$

Следовательно, соотношение молей и стехиометрических коэффициентов для азота и кислорода также равно $2:1$. Запишем уравнение реакции с учетом этого соотношения:

$k N_xO_y \rightarrow 2N_2 + 1O_2$

где $k$ – стехиометрический коэффициент для оксида азота.

Теперь применим закон сохранения массы (или сохранения числа атомов): число атомов каждого элемента в левой части уравнения должно быть равно числу атомов этого элемента в правой части.

Подсчитаем количество атомов азота и кислорода в продуктах реакции (правая часть):

• Атомов азота (N): $2 \times 2 = 4$
• Атомов кислорода (O): $1 \times 2 = 2$

Такое же количество атомов должно содержаться в $k$ молекулах $N_xO_y$ в левой части уравнения.

Составим систему уравнений для индексов $x$ и $y$ и коэффициента $k$:

• Для азота: $k \cdot x = 4$
• Для кислорода: $k \cdot y = 2$

Найдем соотношение индексов $x$ и $y$ в формуле оксида, разделив первое уравнение на второе:

$\frac{k \cdot x}{k \cdot y} = \frac{4}{2}$

$\frac{x}{y} = \frac{2}{1}$

Таким образом, в молекуле оксида на 2 атома азота приходится 1 атом кислорода. Простейшая формула оксида — $N_2O$.

Чтобы убедиться в правильности, подставим $x=2$ и $y=1$ в уравнение $k \cdot y = 2$:

$k \cdot 1 = 2 \implies k=2$

Теперь мы можем записать полностью сбалансированное уравнение реакции:

$2N_2O \rightarrow 2N_2 + O_2$

Соотношение коэффициентов газообразных веществ (2:2:1) соответствует соотношению их объемов. При разложении 2 объемов оксида азота(I) образуется 2 объема азота и 1 объем кислорода. Это полностью согласуется с данными задачи ($V(N_2):V(O_2) = 2:1$).

Ответ: Формула оксида азота – $N_2O$.