Kun magnesiumnauhaa poltetaan kaasuliekissä, magnesiumoksidin lisäksi voi syntyä magnesiumnitridiä Mg3N2, kun magnesium reagoi ilman typpikaasun kanssa. Jos lopputuotteiden joukkoon lisätään vettä, magnesiumnitridi hajoa magnesiumoksidiksi ja ammoniakiksi.
a) Kirjoita kaikkien näiden reaktioiden tasapainotetut reaktioyhtälöt.
b) Opiskelija poltti upokkaassa palan magnesiumia ja sai lopputuotteen massaksi 0.470g. Hän antoi muodostuneen lopputuotteen reagoida veden kanssa ja haihdutti lopulta ylimääräisen veden pois. Kun hän punnitsi kiinteän aineen uudelleen, sen massa oli 0.486g. Kuinka monta massaprosenttia mangnesiumnitridiä oli ollut alkuperäisen lopputuotteen joukossa?
a) Mg+O2->MgO
2Mg+O2->MgO
2Mg+O2->2MgO
Mg+N2->Mg3N2
3Mg+N2->Mg3N2
Mg3N2+H2O->MgO+NH3
Mg3N2+3H2O->3MgO+NH3
Mg3N2+3H2O->3MgO+2NH3
b) Tämä on vähän haastavampi kuin näyttää, mutta ei mitään erityistä
m(MgO)+m(Mg3N2)=0.470g
m(MgO)+m2(MgO)=0.486g
M(Mg3N2)=100.95g/mol
M(MgO)=40.31g/mol
Johdetaan yhteys m(Mg3N2):stä m2(MgO)on.
n(Mg3N2)=m(Mg3N2)/M(Mg3N2)
n2(MgO)=3*n(Mg3N2)
m2(MgO)=M(MgO)*n2(MgO)=M(MgO)*(m(Mg3N2)/M(Mg3N2)*3)=40.31*(m(Mg3N2)/100.95)*3)
Siis:
m(MgO)+m(Mg3N2)=0.470g
m(MgO)+40.31*(m(Mg3N2)/100.95)*3)=0.486
Vielä lyhyempi:
x+y=0.47
x+3*40.31*(y/100.95)=0.486
y-3*40.31*(y/100.95)=-0.016
y=0.080840840840841
Tämä on alkuperäisen nitridin määrä, me tarvitaan kuinka paljon prosentteja se oli kokonais seoksesta, eli:
0.080840840840841/0.470*100%=17.2001789023066%=17.2%
Vastaus: m%-17.2%