Номер 191, страница 213 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.191. Необходимо приготовить 500 мл 17%-го раствора аммиака с плотностью 0,933 г/мл. Аммиак получают нагреванием смеси хлорида аммония с гашёной известью. Рассчитайте массы реагентов, которые нужно взять.

Дано:

$V_{раствора}(NH_3) = 500 \text{ мл}$

$\omega(NH_3) = 17\% = 0.17$

$\rho_{раствора} = 0.933 \text{ г/мл}$

Реактивы: хлорид аммония ($NH_4Cl$) и гашёная известь ($Ca(OH)_2$)

$V_{раствора}(NH_3) = 500 \text{ мл} = 500 \times 10^{-6} \text{ м}^3 = 5 \times 10^{-4} \text{ м}^3$

$\rho_{раствора} = 0.933 \text{ г/мл} = 0.933 \frac{10^{-3} \text{ кг}}{10^{-6} \text{ м}^3} = 933 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$m(NH_4Cl) - ?$

$m(Ca(OH)_2) - ?$

Решение:

1. Сначала рассчитаем массу 17%-го раствора аммиака. Масса раствора ($m_{раствора}$) вычисляется по формуле:

$m_{раствора} = \rho_{раствора} \times V_{раствора}$

$m_{раствора} = 0.933 \text{ г/мл} \times 500 \text{ мл} = 466.5 \text{ г}$

2. Далее найдем массу чистого аммиака ($NH_3$) в этом растворе, используя массовую долю ($\omega$):

$m(NH_3) = \omega(NH_3) \times m_{раствора}$

$m(NH_3) = 0.17 \times 466.5 \text{ г} = 79.305 \text{ г}$

3. Аммиак в лаборатории получают нагреванием смеси хлорида аммония с гашёной известью (гидроксидом кальция). Запишем уравнение химической реакции, предполагая, что выход продукта составляет 100%:

$2NH_4Cl + Ca(OH)_2 \xrightarrow{t} CaCl_2 + 2NH_3\uparrow + 2H_2O$

4. Для дальнейших расчетов нам понадобятся молярные массы веществ (используя округленные атомные массы: $Ar(N)=14$, $Ar(H)=1$, $Ar(Cl)=35.5$, $Ar(Ca)=40$, $Ar(O)=16$):

$M(NH_3) = 14 + 3 \times 1 = 17 \text{ г/моль}$

$M(NH_4Cl) = 14 + 4 \times 1 + 35.5 = 53.5 \text{ г/моль}$

$M(Ca(OH)_2) = 40 + 2 \times (16 + 1) = 74 \text{ г/моль}$

5. Найдем количество вещества (в молях) аммиака, которое необходимо получить:

$n(NH_3) = \frac{m(NH_3)}{M(NH_3)} = \frac{79.305 \text{ г}}{17 \text{ г/моль}} = 4.665 \text{ моль}$

6. По уравнению реакции определим количество вещества реагентов. Стехиометрические коэффициенты показывают, что:

$\frac{n(NH_4Cl)}{2} = \frac{n(Ca(OH)_2)}{1} = \frac{n(NH_3)}{2}$

Отсюда находим количество вещества хлорида аммония:

$n(NH_4Cl) = n(NH_3) = 4.665 \text{ моль}$

И количество вещества гидроксида кальция:

$n(Ca(OH)_2) = \frac{n(NH_3)}{2} = \frac{4.665 \text{ моль}}{2} = 2.3325 \text{ моль}$

7. Наконец, рассчитаем массы реагентов, которые необходимо взять для реакции:

Масса хлорида аммония:

$m(NH_4Cl) = n(NH_4Cl) \times M(NH_4Cl) = 4.665 \text{ моль} \times 53.5 \text{ г/моль} = 249.5775 \text{ г}$

Масса гидроксида кальция:

$m(Ca(OH)_2) = n(Ca(OH)_2) \times M(Ca(OH)_2) = 2.3325 \text{ моль} \times 74 \text{ г/моль} = 172.605 \text{ г}$

Округлим полученные значения до сотых.

Ответ: для получения необходимого количества аммиака потребуется 249.58 г хлорида аммония и 172.61 г гашёной извести.