После нагревания образца нитрата магния часть вещества разложилась, образуя твёрдый остаток массой 58,6 г. Затем к этому остатку было добавлено 200 г 24%-ного раствора гидроксида натрия. В результате смешивания образовался раствор массой 205,6 г, причем массовая доля гидроксида натрия составляет 15,56%.
Для решения задачи нам нужно определить объем смеси газов, выделившихся при нагревании нитрата магния. Для этого воспользуемся законом Ломоносова-Лебедева, который утверждает, что объем смеси газов, выделяющихся при частичном разложении соли, прямо пропорционален объему газа, выделяющегося при полном разложении этой соли.
Предположим, что в результате полного разложения нитрата магния выделился газ массой X г. Расчет позволит нам определить, какая масса газа выделилась в результате частичного разложения;Известно, что масса газа, выделившегося при полном разложении, составляет X г. По закону Ломоносова-Лебедева, этот газ занимает некоторый объем V. Пусть концентрация газа, выделившегося в результате частичного разложения, составляет m%. Тогда в результате частичного разложения образуется газ массой (X * m / 100) г, который также занимает объем V.Теперь воспользуемся показаниями задачи. Мы знаем массу остатка после частичного разложения нитрата магния ― 58,6 г. Этот остаток содержит массу газа, выделившегося при полном разложении. Добавив к этому остатку раствор гидроксида натрия, мы получили раствор массой 205,6 г с массовой долей гидроксида натрия 15,56%. Зная массовую долю, мы можем определить массу гидроксида натрия, содержащегося в растворе, которая равна 205,6 г * 15,56% 31,98 г.
Теперь мы можем сформулировать уравнение на основе массы гидроксида натрия и массы газа, выделившегося при полном разложении⁚
31,98 г гидроксида натрия (X * m / 100) г
Теперь решим это уравнение относительно массы газа X⁚
X (31,98 г * 100) / m
Осталось только подставить значения из условия задачи. Массовая доля гидроксида натрия равна 15,56%, поэтому m 15,56%. Подставим это значение в уравнение⁚
X (31,98 г * 100) / 15,56% 205,63 г
Таким образом, масса газа, выделившегося при полном разложении нитрата магния, составляет 205,63 г. Эта масса также является массой газа, выделившегося при частичном разложении.Наконец, мы можем перейти к объему газа при нормальных условиях (н.у.). При н.у. 1 моль газа занимает объем в 22,4 л. Масса 205,63 г соответствует количеству вещества, равному массе деленной на молярную массу нитрата магния (Mg(NO3)2). Молярная масса нитрата магния равна 148,3 г/моль. Поэтому количество вещества равно (205,63 г / 148,3 г/моль) 1,388 моль. Тогда объем смеси газов равен (1,388 моль * 22,4 л/моль) 31,06 л.
Таким образом, объем смеси газов, выделившихся при частичном разложении нитрата магния, составляет 31,06 л при н.у.