Номер 173, страница 211 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.173. Какое из минеральных удобрений наиболее богато азотом?

Чтобы определить, какое из минеральных удобрений наиболее богато азотом, необходимо рассчитать и сравнить массовую долю азота ($\omega(N)$) в наиболее распространенных из них. Массовая доля показывает, какая часть от общей массы вещества приходится на данный химический элемент.

Дано:

Основные виды азотных минеральных удобрений: аммиачная селитра ($NH_4NO_3$), мочевина (карбамид) ($CO(NH_2)_2$), сульфат аммония ($(NH_4)_2SO_4$), аммиак ($NH_3$).
Относительные атомные массы элементов (округленные):
$A_r(H) = 1$
$A_r(C) = 12$
$A_r(N) = 14$
$A_r(O) = 16$
$A_r(S) = 32$

Найти:

Минеральное удобрение с наибольшей массовой долей азота ($\omega(N)_{max}$).

Решение:

Массовую долю элемента в химическом соединении вычисляют по формуле:

$\omega(\text{элемента}) = \frac{n \cdot A_r(\text{элемента})}{M_r(\text{соединения})} \cdot 100\%$

где $n$ — количество атомов элемента в формульной единице, $A_r$ — относительная атомная масса элемента, а $M_r$ — относительная молекулярная (или формульная) масса соединения. Рассчитаем массовую долю азота для каждого удобрения.

Расчет массовой доли азота в аммиачной селитре (нитрате аммония), $NH_4NO_3$

Относительная молекулярная масса соединения:
$M_r(NH_4NO_3) = A_r(N) + 4 \cdot A_r(H) + A_r(N) + 3 \cdot A_r(O) = 14 + 4 \cdot 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 80$.
В одной формульной единице содержится 2 атома азота.
Массовая доля азота:
$\omega(N) = \frac{2 \cdot A_r(N)}{M_r(NH_4NO_3)} = \frac{2 \cdot 14}{80} = \frac{28}{80} = 0.35$
Ответ: Массовая доля азота в аммиачной селитре составляет 35%.

Расчет массовой доли азота в мочевине (карбамиде), $CO(NH_2)_2$

Относительная молекулярная масса соединения:
$M_r(CO(NH_2)_2) = A_r(C) + A_r(O) + 2 \cdot (A_r(N) + 2 \cdot A_r(H)) = 12 + 16 + 2 \cdot (14 + 2 \cdot 1) = 60$.
В одной формульной единице содержится 2 атома азота.
Массовая доля азота:
$\omega(N) = \frac{2 \cdot A_r(N)}{M_r(CO(NH_2)_2)} = \frac{2 \cdot 14}{60} = \frac{28}{60} \approx 0.467$
Ответ: Массовая доля азота в мочевине составляет примерно 46.7%.

Расчет массовой доли азота в сульфате аммония, $(NH_4)_2SO_4$

Относительная молекулярная масса соединения:
$M_r((NH_4)_2SO_4) = 2 \cdot (A_r(N) + 4 \cdot A_r(H)) + A_r(S) + 4 \cdot A_r(O) = 2 \cdot (14 + 4 \cdot 1) + 32 + 4 \cdot 16 = 132$.
В одной формульной единице содержится 2 атома азота.
Массовая доля азота:
$\omega(N) = \frac{2 \cdot A_r(N)}{M_r((NH_4)_2SO_4)} = \frac{2 \cdot 14}{132} = \frac{28}{132} \approx 0.212$
Ответ: Массовая доля азота в сульфате аммония составляет примерно 21.2%.

Расчет массовой доли азота в аммиаке, $NH_3$

Аммиак (обычно в виде сжиженного газа или водного раствора - нашатырного спирта) является одним из самых концентрированных азотных удобрений.
Относительная молекулярная масса соединения:
$M_r(NH_3) = A_r(N) + 3 \cdot A_r(H) = 14 + 3 \cdot 1 = 17$.
В одной молекуле содержится 1 атом азота.
Массовая доля азота:
$\omega(N) = \frac{1 \cdot A_r(N)}{M_r(NH_3)} = \frac{14}{17} \approx 0.824$
Ответ: Массовая доля азота в аммиаке составляет примерно 82.4%.

Сравнение результатов и итоговый вывод

Сравним полученные значения массовой доли азота в рассмотренных удобрениях:
1. Аммиак ($NH_3$): $\approx 82.4\%$
2. Мочевина ($CO(NH_2)_2$): $\approx 46.7\%$
3. Аммиачная селитра ($NH_4NO_3$): $35\%$
4. Сульфат аммония ($(NH_4)_2SO_4$): $\approx 21.2\%$

Из сравнения видно, что самое высокое содержание азота среди всех азотных удобрений имеет аммиак. Если же рассматривать только твердые гранулированные удобрения, то наиболее богатым азотом является мочевина (карбамид).

Ответ: Наиболее богатым азотом минеральным удобрением является аммиак ($NH_3$) с массовой долей азота около 82.4%. Среди широко используемых твердых удобрений самое высокое содержание азота у мочевины ($CO(NH_2)_2$) - около 46.7%.