Газы одной молярной массы

Question

Газы одной молярной массы

Георгий Шаповалов Ученик (120), на голосовании 5 лет назад

Решая олимпиадные задачи по газам и газовым законам, Фокс заметил, что некоторым молярным массам соответствуют сразу несколько газообразных веществ. Например, одинаково весят фосфин и сероводород или фтороводород и неон.

Помогите Фоксу справиться со следующими частями из двух разных задач:

"При реакции газа X с газом Y в соотношении 1:6 образуется бесцветная пирофорная жидкость Z, горящая зелёным пламенем. Известно, что плотности X и Y равны, а относительная плотность X по азоту равна относительной плотности азота по Y. Определите неизвестные вещества X–Z и найдите сумму коэффициентов в реакции горения вещества Z".
"При реакции газообразного оксида А с простым веществом Б (тв.) образуется газообразный оксид В и простое газообразное вещество Г. Известно, что молярная масса смеси газов А и B не зависит от соотношения компонентов, а относительная плотность газа Г по угарному газу равна 1. Определите неизвестные вещества А–Г и найдите среднюю молярную массу смеси продуктов реакции".

Для неизвестных газообразных веществ записывайте молекулярную формулу, например, H2S.

Газ X:
Газ Y:
Название вещества Z:
Сумма коэффициентов в реакции горения вещества Z:
Газ А:
Название вещества Б:
Газ В:
Газ Г:
Средняя молярная масса смеси продуктов реакции между А и Б (округление до десятых, например, 10,3):

Answer 1

Раз плотности X и Y равны, как и равны плотности азота, то становится понятно, что молярная масса их обоих 28 г/моль. Вообще, после этого остается уже немного вариантов веществ. Из содержащих углерод это может быть этилен, угарный газ, для большинства неорганических веществ молярная масса слишком невелика. Подсказкой служит зеленое пламя - известно, что содержащие бор вещества горят зеленоватым несветящимся пламенем. Массой 28 г/моль как раз обладает диборан, который газообразен. Можно предположить, что это вещество Х. Тогда понятно число 6 т. к. оно отвечает числу свободных связей у двух атомов бора в молекуле диборана. Хотя с угарным газом, В2Н6 способен взаимодействовать, речь идет не об этой реакции, а о реакции с этиленом, которая известна в органической химии. Предположим, что вещество Y это этилен, тогда реакция пройдет B2H6 + 6C2H4 = 2B(CH2CH3)3 Эту реакцию должен знать интересующийся химией ученик т. к. за нее была присуждена Нобелевская премия в 1979. Образующийся боран пирофорен.

Раз у Г одинаковая плотность с СО. значит и масса одинаковая, равная 28 г/моль. Поскольку вещество Г простое, то это либо двуатомная молекула, либо благородный газ. Второе отпадает из-за того что нет благородного газа с массой 28 г/моль. След. Г это двуатомная молекула, а масса элемента 28/2=14 г/моль т. е. это азот, а вещество Г N2. Значит, А это оксид азота, какой именно дана подсказка - его масса равна массе образующегося оксида (плотность смеси не зависит от концентраций). Учитывая, что поистине газообразными являются лишь 3 оксида азота, остается лишь подобрать, какой бы элемент мог с ними взаимодействовать, образуя газообразный оксид с аналогичной молекулярной массой. На ум приходит только N2O у которого масса 44 г/моль, как и у углекислого газа. След. А это N2O, Б это уголь (закись азота способна поддерживать горение таких веществ), В это СО2, а Г N2. Реакция 2N2O + C = CO2 + 2N2. Ср. масса продуктов (44 + 28*2)/3=33.3 г/моль.