1. Смесь азота и аммиака имеет плотность 1,005 г/л при давлении Р = 100 кПа и температуре - 3°С.

1) Определите массовую долю (ω, %) более легкого газа в смеси

2) Изобразите строение молекулы аммиака NH3. Укажите причину полярности частицы

3) Укажите причину очень прочной связи (Есвязи = 945 кДж/моль) между атомами азота в N2

4) Приведите уравнения реакций горения исходной смеси газов в присутствии и в отсутствии платины

1. Рассчитаем как изменится объем смеси газов при приведении к н. у.

При р = const

V1 / T1 = V2 / T2

Отсюда

V2/V1 = T2/T1 = 273/270 = 1,011

Поскольку при пересчете к н. у. масса смеси не изменится, а объем увеличится в 1,011 раза, то плотность смеси (m/V) уменьшится в 1,011 раза.

ρ (н. у) = 1,005/1,011 = 0,994 г/л

Плотность аммиака при н. у. ρ (NH3) = 0,73 г/л

Плотность азота при н. у ρ (N2) = 1,25 г/л

Согласно правилу аддитивности:

ρ (смеси) = ρ1*ω1 + ρ2*ω2

Поскольку более легким газом является аммиак, принимаем его долю в смеси за х

0,994 = 0,73 х + 1,25 * (1-х)

Решаем уравнение, находим х = 0,492 или 49,2%

Ответ: 49,2%

2. Молекула аммиака представляет собой треугольную пирамиду, в вершине которой находится атом азота. В вершинах треугольного основания находятся атомы водорода.

Атом азота имеет имеет неподеленную внешнюю пару электронов. Электронное облако, образуемое неподеленной парой, имеет строгую пространственную ориентацию, что и обуславливает высокую полярность молекулы аммиака.

3. Высокая энергия связи в молекуле азота обуславливается тем, что данная связь образована тремя электронными парами

4. Азот, независимо от наличия или отсутствия катализатора, горит с образованием оксида азота (II)

2N + O2 = 2NO

Для протекания такой реакции необходима температура порядка 1500 ... 2000°С, поэтому, находясь в смеси с аммиаком, азот в реакцию вступать не будет, т. к. горение аммиака начнется при более низкой температуре

Наличие или отсутствие платинового катализатора влияет на горение аммиака:

без катализатора 4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O

с катализатором 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O