Номер 194, страница 213 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.194. Газообразный аммиак, выделившийся при гидролизе нитрида лития, растворили в воде. На нейтрализацию полученного раствора израсходовали 150 г 8%-й азотной кислоты. Определите объём (н. у.) выделившегося аммиака и массу исходного нитрида лития, вступившего в реакцию с водой.

Дано:

Найти:

Решение:

1. Составим уравнения химических реакций, описанных в задаче:

а) Реакция гидролиза нитрида лития с образованием аммиака:

$Li_3N + 3H_2O \rightarrow 3LiOH + NH_3 \uparrow$

б) Реакция нейтрализации аммиака (который в водном растворе образует гидроксид аммония) азотной кислотой:

$NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$

2. Расчеты начнем с реакции нейтрализации, так как для нее даны исходные данные. Найдем массу чистой азотной кислоты в растворе:

$m(HNO_3) = m_{р-ра}(HNO_3) \cdot \omega(HNO_3) = 150 \text{ г} \cdot 0.08 = 12 \text{ г}$

3. Вычислим молярную массу азотной кислоты, используя относительные атомные массы: $Ar(H)=1, Ar(N)=14, Ar(O)=16$.

$M(HNO_3) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63 \text{ г/моль}$

4. Определим количество вещества (моль) азотной кислоты:

$n(HNO_3) = \frac{m(HNO_3)}{M(HNO_3)} = \frac{12 \text{ г}}{63 \text{ г/моль}} \approx 0.1905 \text{ моль}$

Теперь, зная количество вещества кислоты, можем найти требуемые величины.

Определение объёма (н. у.) выделившегося аммиака

Согласно уравнению реакции нейтрализации ($NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$), аммиак и азотная кислота реагируют в мольном соотношении 1:1. Следовательно, количество вещества аммиака равно количеству вещества азотной кислоты.

$n(NH_3) = n(HNO_3) \approx 0.1905 \text{ моль}$

Объём аммиака при нормальных условиях (н. у.) находим, используя молярный объём газов $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$:

$V(NH_3) = n(NH_3) \cdot V_m = 0.1905 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} \approx 4.27 \text{ л}$

Ответ: объём выделившегося аммиака составляет 4,27 л.

Определение массы исходного нитрида лития, вступившего в реакцию с водой

Весь полученный аммиак образовался в результате гидролиза нитрида лития. Согласно уравнению реакции гидролиза ($Li_3N + 3H_2O \rightarrow 3LiOH + NH_3$), из 1 моль нитрида лития образуется 1 моль аммиака. Таким образом, их количества веществ равны.

$n(Li_3N) = n(NH_3) \approx 0.1905 \text{ моль}$

Вычислим молярную массу нитрида лития, используя относительные атомные массы: $Ar(Li)=7, Ar(N)=14$.

$M(Li_3N) = 3 \cdot Ar(Li) + Ar(N) = 3 \cdot 7 + 14 = 35 \text{ г/моль}$

Теперь найдем массу нитрида лития, вступившего в реакцию:

$m(Li_3N) = n(Li_3N) \cdot M(Li_3N) = 0.1905 \text{ моль} \cdot 35 \text{ г/моль} \approx 6.67 \text{ г}$

Ответ: масса исходного нитрида лития составляет 6,67 г.