Номер 184, страница 212 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.184. В 1 л воды последовательно растворили 1 л аммиака (н. у.) и 1 л хлороводорода (н. у.). Найдите массовую долю хлорида аммония в растворе.

Дано:

$V(\text{H}_2\text{O}) = 1 \text{ л}$
$V(\text{NH}_3) = 1 \text{ л}$ (н. у.)
$V(\text{HCl}) = 1 \text{ л}$ (н. у.)
$V_m = 22,4 \text{ л/моль}$ (молярный объем газа при н. у.)
$\rho(\text{H}_2\text{O}) = 1000 \text{ г/л}$ (плотность воды)

Найти:

$\omega(\text{NH}_4\text{Cl}) - ?$

Решение:

1. При растворении в воде аммиак ($\text{NH}_3$) и хлороводород ($\text{HCl}$) вступают в реакцию нейтрализации, образуя соль — хлорид аммония ($\text{NH}_4\text{Cl}$). Запишем уравнение реакции:

$\text{NH}_3 + \text{HCl} \rightarrow \text{NH}_4\text{Cl}$

2. Найдем количество вещества (число моль) для каждого из газов. При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого идеального газа составляет $V_m = 22,4$ л/моль. Количество вещества $n$ можно найти по формуле:

$n = \frac{V}{V_m}$

Количество вещества аммиака:

$n(\text{NH}_3) = \frac{1 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 0,04464 \text{ моль}$

Количество вещества хлороводорода:

$n(\text{HCl}) = \frac{1 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 0,04464 \text{ моль}$

3. Согласно уравнению реакции, аммиак и хлороводород реагируют в стехиометрическом соотношении 1:1. Так как их исходные количества веществ равны, оба реагента прореагируют полностью, без остатка. Количество вещества образовавшегося хлорида аммония будет равно количеству вещества каждого из реагентов:

$n(\text{NH}_4\text{Cl}) = n(\text{NH}_3) = n(\text{HCl}) = \frac{1}{22,4} \text{ моль}$

4. Рассчитаем массу образовавшегося хлорида аммония. Для этого нам понадобится его молярная масса:

$M(\text{NH}_4\text{Cl}) = M(\text{N}) + 4 \cdot M(\text{H}) + M(\text{Cl}) = 14 + 4 \cdot 1 + 35,5 = 53,5 \text{ г/моль}$

Масса хлорида аммония ($m(\text{NH}_4\text{Cl})$) вычисляется по формуле $m = n \cdot M$:

$m(\text{NH}_4\text{Cl}) = \frac{1}{22,4} \text{ моль} \cdot 53,5 \text{ г/моль} \approx 2,388 \text{ г}$

5. Далее определим массу конечного раствора. Она равна сумме масс всех компонентов: воды и растворенных газов.

Масса воды:

$m(\text{H}_2\text{O}) = V(\text{H}_2\text{O}) \cdot \rho(\text{H}_2\text{O}) = 1 \text{ л} \cdot 1000 \text{ г/л} = 1000 \text{ г}$

В соответствии с законом сохранения массы, суммарная масса добавленных реагентов ($\text{NH}_3$ и $\text{HCl}$) равна массе образовавшегося продукта ($\text{NH}_4\text{Cl}$). Поэтому общую массу раствора можно найти, сложив массу воды и массу образовавшейся соли:

$m_{раствора} = m(\text{H}_2\text{O}) + m(\text{NH}_3) + m(\text{HCl}) = m(\text{H}_2\text{O}) + m(\text{NH}_4\text{Cl})$

$m_{раствора} = 1000 \text{ г} + 2,388 \text{ г} = 1002,388 \text{ г}$

6. Наконец, рассчитаем массовую долю ($\omega$) хлорида аммония в растворе по формуле:

$\omega(\text{NH}_4\text{Cl}) = \frac{m(\text{NH}_4\text{Cl})}{m_{раствора}} \cdot 100\%$

$\omega(\text{NH}_4\text{Cl}) = \frac{2,388 \text{ г}}{1002,388 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 0,238\% \approx 0,24\%$

Ответ: массовая доля хлорида аммония в растворе составляет примерно 0,24%.