Номер 227, страница 216 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.227. При гидролизе нитрида магния выделился газообразный аммиак, который растворили в воде. На нейтрализацию полученного раствора израсходовали 94,5 мл 12%-й хлороводородной кислоты (плотность 1,06 г/мл). Определите объём выделившегося аммиака (н. у.) и массу исходного нитрида магния, вступившего в реакцию с водой.

Дано:

$V_{\text{раствора}(HCl)} = 94,5 \text{ мл}$

$w(HCl) = 12\% = 0,12$

$\rho_{\text{раствора}(HCl)} = 1,06 \text{ г/мл}$

Найти:

$V(NH_3)$ (н. у.) - ?

$m(Mg_3N_2)$ - ?

Решение:

1. Составим уравнения химических реакций, описанных в задаче.

Реакция гидролиза нитрида магния с образованием гидроксида магния и аммиака:

$Mg_3N_2 + 6H_2O \rightarrow 3Mg(OH)_2 \downarrow + 2NH_3 \uparrow$

Реакция нейтрализации выделившегося аммиака (который при растворении в воде образует слабое основание гидрат аммиака) хлороводородной кислотой:

$NH_3 + HCl \rightarrow NH_4Cl$

2. Рассчитаем массу раствора хлороводородной кислоты, использованного для нейтрализации.

$m_{\text{раствора}(HCl)} = V_{\text{раствора}(HCl)} \cdot \rho_{\text{раствора}(HCl)} = 94,5 \text{ мл} \cdot 1,06 \text{ г/мл} = 100,17 \text{ г}$

3. Найдем массу чистого вещества $HCl$ в растворе.

$m(HCl) = m_{\text{раствора}(HCl)} \cdot w(HCl) = 100,17 \text{ г} \cdot 0,12 = 12,0204 \text{ г}$

4. Определим количество вещества $HCl$. Молярная масса $M(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5$ г/моль.

$n(HCl) = \frac{m(HCl)}{M(HCl)} = \frac{12,0204 \text{ г}}{36,5 \text{ г/моль}} \approx 0,3293 \text{ моль}$

5. Из уравнения реакции нейтрализации следует, что $n(NH_3) = n(HCl)$, так как вещества реагируют в мольном соотношении 1:1.

$n(NH_3) = n(HCl) \approx 0,3293 \text{ моль}$

6. Рассчитаем объём аммиака, выделившегося в ходе первой реакции, при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем газа при н. у. $V_m = 22,4$ л/моль.

$V(NH_3) = n(NH_3) \cdot V_m \approx 0,3293 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 7,38 \text{ л}$

7. По уравнению реакции гидролиза найдем количество вещества нитрида магния $Mg_3N_2$. Из стехиометрии реакции следует, что соотношение количеств веществ $n(Mg_3N_2) : n(NH_3)$ составляет 1:2.

$n(Mg_3N_2) = \frac{1}{2} n(NH_3) \approx \frac{0,3293 \text{ моль}}{2} \approx 0,1647 \text{ моль}$

8. Рассчитаем массу нитрида магния. Молярная масса $M(Mg_3N_2) = 3 \cdot 24,3 + 2 \cdot 14 = 100,9$ г/моль.

$m(Mg_3N_2) = n(Mg_3N_2) \cdot M(Mg_3N_2) \approx 0,1647 \text{ моль} \cdot 100,9 \text{ г/моль} \approx 16,6 \text{ г}$

Ответ: объём выделившегося аммиака (н. у.) составляет 7,38 л, масса исходного нитрида магния, вступившего в реакцию с водой, — 16,6 г.