Решение: Разложение нитрата магния
При нагревании образца нитрата магния часть вещества разложилась. При этом образовался твёрдый остаток массой 15,4 г. Этот остаток прореагировал с 20 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массу исходного образца нитрата магния и объём смеси газов (в пересчёте на н.у.), выделившихся при частичном разложении нитрата магния.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Решение по шагам
9 шаговПри нагревании нитрат магния разлагается с образованием оксида магния, диоксида азота и кислорода.
$$2\mathrm{Mg(NO_3)_2}\xrightarrow{t}2\mathrm{MgO}+4\mathrm{NO_2}+\mathrm{O_2}$$Вычислим массу и количество вещества гидроксида натрия в растворе:
$$m(\mathrm{NaOH})=20\cdot0{,}20=4\ \text{г};\quad n(\mathrm{NaOH})=\frac{4}{40}=0{,}10\ \text{моль}$$Нитрат магния, содержащийся в твёрдом остатке, реагирует с гидроксидом натрия:
$$\mathrm{Mg(NO_3)_2}+2\mathrm{NaOH}\rightarrow\mathrm{Mg(OH)_2}\downarrow+2\mathrm{NaNO_3}$$По уравнению реакции количество непрореагировавшего нитрата магния в остатке равно:
$$n_{\text{ост}}(\mathrm{Mg(NO_3)_2})=\frac{n(\mathrm{NaOH})}{2}=\frac{0{,}10}{2}=0{,}05\ \text{моль}$$Его масса составляет:
$$m_{\text{ост}}(\mathrm{Mg(NO_3)_2})=0{,}05\cdot148=7{,}4\ \text{г}$$Масса оксида магния в твёрдом остатке и его количество вещества:
$$m(\mathrm{MgO})=15{,}4-7{,}4=8{,}0\ \text{г};\quad n(\mathrm{MgO})=\frac{8{,}0}{40}=0{,}20\ \text{моль}$$По уравнению разложения количество разложившегося нитрата магния равно количеству образовавшегося оксида магния:
$$n_{\text{разл}}(\mathrm{Mg(NO_3)_2})=0{,}20\ \text{моль}$$Количество вещества исходного нитрата магния и его масса:
$$n_{\text{исх}}(\mathrm{Mg(NO_3)_2})=0{,}20+0{,}05=0{,}25\ \text{моль};\quad m_{\text{исх}}=0{,}25\cdot148=37{,}0\ \text{г}$$Из 0,20 моль разложившегося нитрата магния образуется 0,40 моль диоксида азота и 0,10 моль кислорода. Общее количество газов и их объём при нормальных условиях:
$$n(\text{газов})=0{,}40+0{,}10=0{,}50\ \text{моль};\quad V(\text{газов})=0{,}50\cdot22{,}4=11{,}2\ \text{л}$$Масса исходного образца $\mathrm{Mg(NO_3)_2}$ равна $37{,}0$ г; объём смеси газов при н.у. равен $11{,}2$ л.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Считать, что весь твёрдый остаток состоит только из $\mathrm{MgO}$.
Не учитывать массовую долю гидроксида натрия и принимать массу раствора за массу $\mathrm{NaOH}$.
Неверно определить стехиометрическое соотношение между $\mathrm{Mg(NO_3)_2}$ и $\mathrm{NaOH}$.
Рассчитать объём только $\mathrm{NO_2}$ и не учесть выделение $\mathrm{O_2}$.
Использовать молярный объём газа, отличный от $22{,}4$ л/моль при н.у.