Для решения задачи сначала определим, какие вещества участвуют в реакции и в каком соотношении они реагируют.
Химическая реакция:
[ 2 NO + O_2 \rightarrow 2 NO_2 ]
1. Определим количество веществ в молях:
Молярная масса NO (оксида азота II):
[ 14 (N) + 16 (O) = 30 \, \text{г/моль} ]
Молярная масса ( O_2 ) (кислорода):
[ 16 \times 2 = 32 \, \text{г/моль} ]
Теперь найдем количество молей каждого вещества:
Количество молей ( NO ) в 30 г:
[ n(NO) = \frac{30 \, \text{г}}{30 \, \text{г/моль}} = 1 \, \text{моль} ]
Количество молей ( O_2 ) в 20 г:
[ n(O_2) = \frac{20 \, \text{г}}{32 \, \text{г/моль}} \approx 0.625 \, \text{моль} ]
2. Определим лимитирующий реагент:
Согласно стехиометрии реакции, 2 моля ( NO ) реагируют с 1 молем ( O_2 ). Следовательно, 1 моль ( NO ) потребляет:
[ \frac{1 \, \text{моль} \, O_2}{2 \, \text{моль} \, NO} \times 1 \, \text{моль} = 0.5 \, \text{моль} \, O_2 ]
Мы имеем 0.625 моль ( O_2 ), что больше, чем нужно для 1 моля ( NO ). Это означает, что ( NO ) является лимитирующим реагентом.
3. Рассчитаем массу образовавшегося продукта:
Согласно реакции, 2 моля ( NO ) дают 2 моля ( NO_2 ). Следовательно, 1 моль ( NO ) даст 1 моль ( NO_2 ). Молярная масса ( NO_2 ):
[ 14 (N) + 2 \times 16 (O) = 46 \, \text{г/моль} ]
Количество молей ( NO_2 ), которое образуется:
[ n(NO_2) = 1 \, моль ]
Масса ( NO_2 ):
[ m(NO_2) = n(NO_2) \times M(NO_2) = 1 \, \text{моль} \times 46 \, \text{г/моль} = 46 \, \text{г} ]
4. Определим, сколько кислорода осталось:
Изначально у нас было 0.625 моль ( O_2 ), и на реакцию с 1 молем ( NO ) потребовалось 0.5 моль ( O_2 ):
[ n(O2){\text{осталось}} = 0.625 \, \text{моль} - 0.5 \, \text{моль} = 0.125 \, \text{моль} ]
Масса оставшегося ( O_2 ):
[ m(O2){\text{осталось}} = 0.125 \, \text{моль} \times 32 \, \text{г/моль} = 4 \, \text{г} ]
Итог:
- Масса образовавшегося ( NO_2 ) составляет 46 г.
- В избытке остался газ ( O_2 ) в количестве 4 г.