Znając gęstość pewnego gazu ustal jego wzór rzeczywisty
Gęstość pewnego tlenku azotu w temperaturze 293K i pod normalnym ciśnieniem wynosi 0,00125 g/cm3, a 46,7% jego masy stanowi azot. Oblicz wzór rzeczywisty tlenku azotu i określ jego charakter chemiczny. Wartość stałej gazowej wynosi 83,14 hPa*dm3/mol*K.
Odpowiedź eSzkola.pl
Rozwiązanie:
Zapisujemy wzór na gęstość (1), który z definicji oznacza stosunek masy pewnej ilości substancji do zajmowanej przez nią objętości:
(1)
Następnie zapisujemy wzór Clapeyrona, który ma postać:
liczbę moli n można wyrazić jako stosunek masy do masy molowej danej substancji:
Podstawiając do wzoru Clapeyrona otrzymujemy:
Następnie przekształcamy równanie, dzieląc je stronami przez objętość V, a następnie mnożąc przez masę molową M. Otrzymujemy poniższe równanie:
Można zauważyć po prawej stronie równania, że iloraz m i V wyraża wzór na gęstość (1), który podstawiamy do równania. Ma ono teraz postać:
Chcemy obliczyć masę molową substancji:
Podstawiając dane do wzoru należy pamiętać, aby zgadzały się jednostki, zatem należy przeliczyć gęstość na g/dm3.
Zapisujemy układ 2 równań z dwiema niewiadomymi: x oznaczającym liczbę atomów azotu, oraz y oznaczającym liczbę atomów tlenu. Z układu okresowego odczytujemy masy atomowe dla azotu i tlenu, które wynoszą odpowiednio 14u i 16u:
Rozwiązując układ równań np. metodą podstawienia otrzymujemy przybliżone wartości x i y równe:
x = 1
y = 1
Zatem wzór rzeczywisty poszukiwanego tlenku azotu można zapisać jako NO.
Odpowiedź: Wzór rzeczywisty tlenku azotu ma postać NO. Jego charakter chemiczny jest obojętny.