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.

7.192. На 100 г 7,9%-го раствора гидрокарбоната аммония подействовали 100 г 0,74%-го раствора гидроксида кальция. Определите массу осадка и массовые доли веществ в растворе.

Дано:

$m_{р-ра}(NH_4HCO_3) = 100 \text{ г}$

$\omega(NH_4HCO_3) = 7,9\% = 0,079$

$m_{р-ра}(Ca(OH)_2) = 100 \text{ г}$

$\omega(Ca(OH)_2) = 0,74\% = 0,0074$

Найти:

$m(осадка) - ?$

$\omega(веществ \ в \ конечном \ растворе) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции между гидрокарбонатом аммония и гидроксидом кальция. При взаимодействии этих веществ происходит несколько процессов: нейтрализация иона гидроксида ($OH^-$) ионами аммония ($NH_4^+$) и гидрокарбонат-ионами ($HCO_3^-$), а также образование нерастворимого карбоната кальция ($CaCO_3$). Суммарное уравнение реакции, учитывающее образование осадка и выделение аммиака, выглядит следующим образом:

$Ca(OH)_2 + NH_4HCO_3 \rightarrow CaCO_3\downarrow + NH_3 + 2H_2O$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в реакции:

$M(NH_4HCO_3) = 14 + 1 \cdot 4 + 1 + 12 + 16 \cdot 3 = 79 \text{ г/моль}$

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

$M(CaCO_3) = 40 + 12 + 16 \cdot 3 = 100 \text{ г/моль}$

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

3. Найдем массы и количества вещества (в молях) исходных реагентов:

Масса гидрокарбоната аммония:

$m(NH_4HCO_3) = m_{р-ра}(NH_4HCO_3) \cdot \omega(NH_4HCO_3) = 100 \text{ г} \cdot 0,079 = 7,9 \text{ г}$

Количество вещества гидрокарбоната аммония:

$n(NH_4HCO_3) = \frac{m(NH_4HCO_3)}{M(NH_4HCO_3)} = \frac{7,9 \text{ г}}{79 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

Масса гидроксида кальция:

$m(Ca(OH)_2) = m_{р-ра}(Ca(OH)_2) \cdot \omega(Ca(OH)_2) = 100 \text{ г} \cdot 0,0074 = 0,74 \text{ г}$

Количество вещества гидроксида кальция:

$n(Ca(OH)_2) = \frac{m(Ca(OH)_2)}{M(Ca(OH)_2)} = \frac{0,74 \text{ г}}{74 \text{ г/моль}} = 0,01 \text{ моль}$

4. Определим, какой из реагентов находится в недостатке. Согласно уравнению реакции, вещества реагируют в соотношении $1:1$.

$\frac{n(Ca(OH)_2)}{1} = 0,01 \text{ моль}$

$\frac{n(NH_4HCO_3)}{1} = 0,1 \text{ моль}$

Поскольку $0,01 < 0,1$, гидроксид кальция $Ca(OH)_2$ находится в недостатке и прореагирует полностью. Дальнейшие расчеты ведем по нему.

5. Рассчитаем массу образовавшегося осадка карбоната кальция ($CaCO_3$).

Из уравнения реакции следует, что $n(CaCO_3) = n(Ca(OH)_2) = 0,01 \text{ моль}$.

$m(CaCO_3) = n(CaCO_3) \cdot M(CaCO_3) = 0,01 \text{ моль} \cdot 100 \text{ г/моль} = 1 \text{ г}$

6. Определим состав конечного раствора и рассчитаем массовые доли веществ в нем.

Масса конечного раствора равна сумме масс исходных растворов за вычетом массы осадка:

$m_{конечного \ р-ра} = m_{р-ра}(NH_4HCO_3) + m_{р-ра}(Ca(OH)_2) - m(CaCO_3) = 100 \text{ г} + 100 \text{ г} - 1 \text{ г} = 199 \text{ г}$

В растворе останется избыток гидрокарбоната аммония и образуется аммиак.

Найдем количество и массу прореагировавшего $NH_4HCO_3$:

$n_{прореаг.}(NH_4HCO_3) = n(Ca(OH)_2) = 0,01 \text{ моль}$

Найдем количество и массу оставшегося в растворе $NH_4HCO_3$:

$n_{ост.}(NH_4HCO_3) = n_{исх.}(NH_4HCO_3) - n_{прореаг.}(NH_4HCO_3) = 0,1 \text{ моль} - 0,01 \text{ моль} = 0,09 \text{ моль}$

$m_{ост.}(NH_4HCO_3) = n_{ост.}(NH_4HCO_3) \cdot M(NH_4HCO_3) = 0,09 \text{ моль} \cdot 79 \text{ г/моль} = 7,11 \text{ г}$

Найдем количество и массу образовавшегося аммиака $NH_3$:

$n(NH_3) = n(Ca(OH)_2) = 0,01 \text{ моль}$

$m(NH_3) = n(NH_3) \cdot M(NH_3) = 0,01 \text{ моль} \cdot 17 \text{ г/моль} = 0,17 \text{ г}$

Теперь рассчитаем массовые доли веществ в конечном растворе:

$\omega_{конечн.}(NH_4HCO_3) = \frac{m_{ост.}(NH_4HCO_3)}{m_{конечного \ р-ра}} = \frac{7,11 \text{ г}}{199 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 3,57\%$

$\omega(NH_3) = \frac{m(NH_3)}{m_{конечного \ р-ра}} = \frac{0,17 \text{ г}}{199 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 0,09\%$

Ответ: масса осадка составляет 1 г. Массовые доли веществ в конечном растворе: $\omega(NH_4HCO_3) \approx 3,57\%$, $\omega(NH_3) \approx 0,09\%$.

7.193. При нагревании смеси 6,6 г сульфата аммония и 4,8 г гидроксида натрия выделился газ, который полностью поглотили 120 г 5%-го раствора сульфата железа(III). Найдите массовую долю соли в образовавшемся растворе.

Дано:

$m((NH_4)_2SO_4) = 6,6 \text{ г}$

$m(NaOH) = 4,8 \text{ г}$

$m_{р-ра}(Fe_2(SO_4)_3) = 120 \text{ г}$

$\omega(Fe_2(SO_4)_3) = 5\% \text{ или } 0,05$

Найти:

$\omega(\text{соли в конечном растворе}) - ?$

Решение:

1. При нагревании сульфата аммония с гидроксидом натрия происходит реакция обмена, в результате которой выделяется аммиак. Запишем уравнение реакции:

$(NH_4)_2SO_4 + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2SO_4 + 2NH_3 \uparrow + 2H_2O$

2. Рассчитаем молярные массы и количества веществ исходных реагентов, чтобы определить, какое из них находится в недостатке.

$M((NH_4)_2SO_4) = 2 \cdot (14 + 4 \cdot 1) + 32 + 4 \cdot 16 = 132 \text{ г/моль}$

$M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$

$n((NH_4)_2SO_4) = \frac{m}{M} = \frac{6,6 \text{ г}}{132 \text{ г/моль}} = 0,05 \text{ моль}$

$n(NaOH) = \frac{m}{M} = \frac{4,8 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0,12 \text{ моль}$

3. Определим лимитирующий реагент. Согласно уравнению реакции, на 1 моль сульфата аммония требуется 2 моль гидроксида натрия. Следовательно, на 0,05 моль $(NH_4)_2SO_4$ необходимо:

$n_{теор.}(NaOH) = 2 \cdot n((NH_4)_2SO_4) = 2 \cdot 0,05 = 0,10 \text{ моль}$

Поскольку у нас есть 0,12 моль $NaOH$, что больше, чем 0,10 моль, гидроксид натрия находится в избытке, а сульфат аммония является лимитирующим реагентом. Дальнейшие расчеты ведем по сульфату аммония.

4. Найдем количество вещества и массу выделившегося аммиака ($NH_3$). По уравнению реакции, из 1 моль $(NH_4)_2SO_4$ образуется 2 моль $NH_3$.

$n(NH_3) = 2 \cdot n((NH_4)_2SO_4) = 2 \cdot 0,05 = 0,10 \text{ моль}$

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

$m(NH_3) = n \cdot M = 0,10 \text{ моль} \cdot 17 \text{ г/моль} = 1,7 \text{ г}$

5. Аммиак поглощается раствором сульфата железа(III). При этом аммиак в водном растворе образует гидроксид аммония ($NH_4OH$), который реагирует с солью железа с образованием нерастворимого гидроксида железа(III) и растворимой соли - сульфата аммония. Суммарное уравнение реакции:

$Fe_2(SO_4)_3 + 6NH_3 + 6H_2O \rightarrow 2Fe(OH)_3 \downarrow + 3(NH_4)_2SO_4$

6. Найдем массу и количество вещества сульфата железа(III) в исходном растворе.

$m(Fe_2(SO_4)_3) = m_{р-ра} \cdot \omega = 120 \text{ г} \cdot 0,05 = 6,0 \text{ г}$

$M(Fe_2(SO_4)_3) = 2 \cdot 56 + 3 \cdot (32 + 4 \cdot 16) = 112 + 288 = 400 \text{ г/моль}$

$n(Fe_2(SO_4)_3) = \frac{m}{M} = \frac{6,0 \text{ г}}{400 \text{ г/моль}} = 0,015 \text{ моль}$

7. Определим, какое из веществ (аммиак или сульфат железа(III)) находится в недостатке в этой реакции. По уравнению, на 1 моль $Fe_2(SO_4)_3$ требуется 6 моль $NH_3$. На 0,015 моль $Fe_2(SO_4)_3$ потребуется:

$n_{теор.}(NH_3) = 6 \cdot n(Fe_2(SO_4)_3) = 6 \cdot 0,015 = 0,09 \text{ моль}$

Поскольку у нас есть 0,10 моль аммиака, что больше, чем 0,09 моль, аммиак находится в избытке. Расчет продуктов реакции ведем по сульфату железа(III).

8. Рассчитаем массу образовавшейся соли (сульфата аммония) и массу осадка (гидроксида железа(III)).

Соль в конечном растворе — это сульфат аммония, $(NH_4)_2SO_4$.

$n((NH_4)_2SO_4)_{\text{обр.}} = 3 \cdot n(Fe_2(SO_4)_3) = 3 \cdot 0,015 = 0,045 \text{ моль}$

$m((NH_4)_2SO_4)_{\text{обр.}} = n \cdot M = 0,045 \text{ моль} \cdot 132 \text{ г/моль} = 5,94 \text{ г}$

Осадок — это гидроксид железа(III), $Fe(OH)_3$.

$M(Fe(OH)_3) = 56 + 3 \cdot (16+1) = 107 \text{ г/моль}$

$n(Fe(OH)_3) = 2 \cdot n(Fe_2(SO_4)_3) = 2 \cdot 0,015 = 0,03 \text{ моль}$

$m(Fe(OH)_3) = n \cdot M = 0,03 \text{ моль} \cdot 107 \text{ г/моль} = 3,21 \text{ г}$

9. Найдем массу конечного раствора. Она складывается из массы исходного раствора сульфата железа(III) и массы поглощенного (прореагировавшего) аммиака, за вычетом массы выпавшего осадка. Масса прореагировавшего аммиака:

$m(NH_3)_{\text{прореаг.}} = n_{теор.}(NH_3) \cdot M(NH_3) = 0,09 \text{ моль} \cdot 17 \text{ г/моль} = 1,53 \text{ г}$

$m_{\text{конечн. р-ра}} = m_{р-ра}(Fe_2(SO_4)_3) + m(NH_3)_{\text{прореаг.}} - m(Fe(OH)_3)$

$m_{\text{конечн. р-ра}} = 120 \text{ г} + 1,53 \text{ г} - 3,21 \text{ г} = 118,32 \text{ г}$

10. Найдем массовую долю соли (сульфата аммония) в образовавшемся растворе.

$\omega((NH_4)_2SO_4) = \frac{m((NH_4)_2SO_4)_{\text{обр.}}}{m_{\text{конечн. р-ра}}} = \frac{5,94 \text{ г}}{118,32 \text{ г}} \approx 0,0502$

$\omega((NH_4)_2SO_4) \approx 5,02\%$

Ответ: массовая доля соли (сульфата аммония) в образовавшемся растворе составляет 5,02%.

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.

7.195. Сколько миллилитров 30%-го раствора аммиака (плотность 0,892 г/мл) надо добавить к 200 мл 40%-й соляной кислоты (плотность 1,198 г/мл), чтобы массовая доля кислоты в растворе уменьшилась в четыре раза?

Дано

$w_1(\text{HCl}) = 40\% = 0.4$
$V_1(\text{р-ра HCl}) = 200 \text{ мл}$
$\rho_1(\text{р-ра HCl}) = 1.198 \text{ г/мл}$
$w_2(\text{NH}_3) = 30\% = 0.3$
$\rho_2(\text{р-ра NH}_3) = 0.892 \text{ г/мл}$
Конечная массовая доля кислоты $w(\text{HCl})_{\text{кон}} = w_1(\text{HCl}) / 4$

Найти:

$V_2(\text{р-ра NH}_3) - ?$

Решение

При добавлении раствора аммиака к соляной кислоте происходит реакция нейтрализации, в ходе которой расходуется часть кислоты. Уравнение реакции: $$ \text{HCl} + \text{NH}_3 \rightarrow \text{NH}_4\text{Cl} $$

Сначала рассчитаем массу исходного раствора соляной кислоты и массу чистого вещества (HCl) в нем.
Масса 200 мл 40%-го раствора HCl: $$ m_1(\text{р-ра HCl}) = V_1(\text{р-ра HCl}) \cdot \rho_1(\text{р-ра HCl}) = 200 \text{ мл} \cdot 1.198 \text{ г/мл} = 239.6 \text{ г} $$ Масса чистой HCl в этом растворе: $$ m(\text{HCl})_{\text{исх}} = m_1(\text{р-ра HCl}) \cdot w_1(\text{HCl}) = 239.6 \text{ г} \cdot 0.4 = 95.84 \text{ г} $$

Конечная массовая доля кислоты должна быть в 4 раза меньше исходной: $$ w(\text{HCl})_{\text{кон}} = \frac{w_1(\text{HCl})}{4} = \frac{40\%}{4} = 10\% = 0.1 $$

Обозначим искомую массу добавленного 30%-го раствора аммиака как $m_2$. Тогда масса чистого аммиака ($NH_3$) в этом растворе составляет: $$ m(\text{NH}_3) = m_2 \cdot w_2(\text{NH}_3) = 0.3 \cdot m_2 $$

Рассчитаем количество вещества ($n$) добавленного аммиака. Используем молярные массы: $M(\text{NH}_3) \approx 17.0 \text{ г/моль}$, $M(\text{HCl}) \approx 36.5 \text{ г/моль}$. $$ n(\text{NH}_3) = \frac{m(\text{NH}_3)}{M(\text{NH}_3)} = \frac{0.3 \cdot m_2}{17.0} \text{ моль} $$

Согласно уравнению реакции, аммиак и кислота реагируют в соотношении 1:1, следовательно $n(\text{HCl})_{\text{реаг}} = n(\text{NH}_3)$. Найдем массу прореагировавшей соляной кислоты: $$ m(\text{HCl})_{\text{реаг}} = n(\text{HCl})_{\text{реаг}} \cdot M(\text{HCl}) = \frac{0.3 \cdot m_2}{17.0} \cdot 36.5 = \frac{10.95}{17.0} \cdot m_2 $$

Теперь можем выразить массу кислоты, оставшуюся в растворе, и общую массу конечного раствора.
Масса HCl в конечном растворе: $$ m(\text{HCl})_{\text{кон}} = m(\text{HCl})_{\text{исх}} - m(\text{HCl})_{\text{реаг}} = 95.84 - \frac{10.95}{17.0} \cdot m_2 $$ Масса конечного раствора (сумма масс исходных растворов): $$ m(\text{р-ра})_{\text{кон}} = m_1(\text{р-ра HCl}) + m_2 = 239.6 + m_2 $$

Подставим эти выражения в формулу для конечной массовой доли: $$ w(\text{HCl})_{\text{кон}} = \frac{m(\text{HCl})_{\text{кон}}}{m(\text{р-ра})_{\text{кон}}} $$ $$ 0.1 = \frac{95.84 - \frac{10.95}{17.0} \cdot m_2}{239.6 + m_2} $$

Решим полученное уравнение относительно $m_2$: $$ 0.1 \cdot (239.6 + m_2) = 95.84 - \frac{10.95}{17.0} \cdot m_2 $$ $$ 23.96 + 0.1 \cdot m_2 = 95.84 - \frac{10.95}{17.0} \cdot m_2 $$ $$ m_2 \cdot \left(0.1 + \frac{10.95}{17.0}\right) = 95.84 - 23.96 $$ $$ m_2 \cdot \left(\frac{1.7 + 10.95}{17.0}\right) = 71.88 $$ $$ m_2 \cdot \frac{12.65}{17.0} = 71.88 $$ $$ m_2 = \frac{71.88 \cdot 17.0}{12.65} = \frac{1221.96}{12.65} \approx 96.6 \text{ г} $$

Мы нашли массу раствора аммиака. Теперь найдем его объем, используя заданную плотность: $$ V_2(\text{р-ра NH}_3) = \frac{m_2}{\rho_2(\text{р-ра NH}_3)} = \frac{96.6 \text{ г}}{0.892 \text{ г/мл}} \approx 108.3 \text{ мл} $$

Ответ: необходимо добавить 108,3 мл 30%-го раствора аммиака.

7.196. Концентрированный раствор аммиака имеет массовую долю 30% и плотность 0,892 г/мл. Определите молярность этого раствора.

Дано:

Массовая доля аммиака, $\omega(NH_3) = 30\%$

Плотность раствора, $\rho = 0.892 \text{ г/мл}$

Найти:

Молярность раствора, $C_M$

Решение:

Молярность (или молярная концентрация) $C_M$ определяется как отношение количества растворенного вещества $n$ (в молях) к объему раствора $V$ (в литрах):

$C_M = \frac{n(\text{вещества})}{V(\text{раствора})}$

Чтобы найти молярность, рассчитаем, какое количество вещества аммиака ($NH_3$) содержится в произвольном объеме раствора, например, в 1 литре.

1. Примем объем раствора равным 1 литру:

$V(\text{раствора}) = 1 \text{ л} = 1000 \text{ мл}$

2. Рассчитаем массу этого объема раствора, используя заданную плотность:

$m(\text{раствора}) = \rho \cdot V(\text{раствора}) = 0.892 \frac{\text{г}}{\text{мл}} \cdot 1000 \text{ мл} = 892 \text{ г}$

3. Зная массовую долю аммиака (30% или 0,30), найдем массу аммиака в этом растворе:

$m(NH_3) = m(\text{раствора}) \cdot \omega(NH_3) = 892 \text{ г} \cdot 0.30 = 267.6 \text{ г}$

4. Для нахождения количества вещества нам понадобится молярная масса аммиака ($NH_3$). Рассчитаем ее, используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы (N ≈ 14.01, H ≈ 1.008):

$M(NH_3) = M(\text{N}) + 3 \cdot M(\text{H}) = 14.01 \frac{\text{г}}{\text{моль}} + 3 \cdot 1.008 \frac{\text{г}}{\text{моль}} = 17.034 \frac{\text{г}}{\text{моль}}$

5. Теперь можем найти количество вещества (число молей) аммиака:

$n(NH_3) = \frac{m(NH_3)}{M(NH_3)} = \frac{267.6 \text{ г}}{17.034 \frac{\text{г}}{\text{моль}}} \approx 15.7103 \text{ моль}$

6. Мы нашли, что в 1 литре раствора содержится 15.7103 моль аммиака. По определению, это и есть молярность раствора:

$C_M = \frac{15.7103 \text{ моль}}{1 \text{ л}} = 15.7103 \frac{\text{моль}}{\text{л}}$

Результат следует округлить до трех значащих цифр, так как исходные данные заданы с такой точностью (0,892 и 30,0%).

$C_M \approx 15.7 \frac{\text{моль}}{\text{л}}$

Ответ: 15,7 моль/л.

7.197. Аммиак объёмом 67,2 л (н. у.) растворили в 1,2 л воды. Рассчитайте массовую долю аммиака в полученном растворе.

Дано:

Объём аммиака $V(NH_3) = 67,2$ л (н. у.)

Объём воды $V(H_2O) = 1,2$ л

$V(NH_3) = 67,2 \text{ л} = 0,0672 \text{ м}^3$
$V(H_2O) = 1,2 \text{ л} = 0,0012 \text{ м}^3$

Найти:

Массовую долю аммиака в растворе $\omega(NH_3)$

Решение:

1. Массовая доля растворенного вещества ($\omega$) определяется как отношение массы вещества к массе всего раствора. Формула для расчета массовой доли аммиака:

$\omega(NH_3) = \frac{m(NH_3)}{m(\text{раствора})} \cdot 100\%$

Масса раствора ($m(\text{раствора})$) — это сумма масс растворенного вещества (аммиака) и растворителя (воды):

$m(\text{раствора}) = m(NH_3) + m(H_2O)$

Следовательно, для решения задачи нам нужно найти массы аммиака и воды.

2. Найдем массу аммиака ($m(NH_3)$). Так как объем аммиака дан при нормальных условиях (н. у.), мы можем найти его количество вещества ($n$), используя молярный объем газов $V_m = 22,4$ л/моль.

Количество вещества аммиака:

$n(NH_3) = \frac{V(NH_3)}{V_m} = \frac{67,2 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 3$ моль

Далее вычислим массу аммиака, зная его количество вещества и молярную массу $M(NH_3)$.

Молярная масса аммиака ($NH_3$):

$M(NH_3) = M(N) + 3 \cdot M(H) = 14 + 3 \cdot 1 = 17$ г/моль

Масса аммиака:

$m(NH_3) = n(NH_3) \cdot M(NH_3) = 3 \text{ моль} \cdot 17 \text{ г/моль} = 51$ г

3. Найдем массу воды ($m(H_2O)$). Для этого используем ее объем и плотность ($\rho$). Плотность воды принимаем равной 1000 г/л.

$m(H_2O) = V(H_2O) \cdot \rho(H_2O) = 1,2 \text{ л} \cdot 1000 \text{ г/л} = 1200$ г

4. Теперь рассчитаем общую массу полученного раствора:

$m(\text{раствора}) = m(NH_3) + m(H_2O) = 51 \text{ г} + 1200 \text{ г} = 1251$ г

5. Наконец, определим массовую долю аммиака в растворе:

$\omega(NH_3) = \frac{m(NH_3)}{m(\text{раствора})} = \frac{51 \text{ г}}{1251 \text{ г}} \approx 0,04077$

Чтобы выразить результат в процентах, умножим полученное значение на 100%:

$\omega(NH_3) \approx 0,04077 \cdot 100\% \approx 4,08\%$

Ответ: массовая доля аммиака в полученном растворе составляет примерно 4,08%.

7.198. Какой объём 20%-го раствора аммиака (плотность 0,91 г/мл) надо добавить к 200 г 20%-й соляной кислоты, чтобы массовая доля хлороводорода в конечном растворе стала равна 15%?

Дано:

Массовая доля аммиака в растворе, $w(NH_3) = 20\% = 0.2$
Плотность раствора аммиака, $\rho(р-ра~NH_3) = 0.91~г/мл$
Масса раствора соляной кислоты, $m(р-ра~HCl) = 200~г$
Массовая доля хлороводорода в начальном растворе, $w_{нач}(HCl) = 20\% = 0.2$
Массовая доля хлороводорода в конечном растворе, $w_{кон}(HCl) = 15\% = 0.15$

Перевод в СИ:
$\rho(р-ра~NH_3) = 0.91~г/мл = 910~кг/м^3$
$m(р-ра~HCl) = 200~г = 0.2~кг$

Найти:

Объём раствора аммиака $V(р-ра~NH_3)$ - ?

Решение:

При добавлении раствора аммиака к соляной кислоте происходит реакция нейтрализации. Поскольку в конечном растворе остается соляная кислота, она находится в избытке.

$NH_3 + HCl \rightarrow NH_4Cl$

1. Рассчитаем начальную массу чистого хлороводорода (HCl) в исходном растворе соляной кислоты:

$m_{нач}(HCl) = m(р-ра~HCl) \cdot w_{нач}(HCl) = 200~г \cdot 0.20 = 40~г$

2. Пусть масса добавленного 20%-го раствора аммиака равна $x$ граммов. Тогда масса чистого аммиака $NH_3$ в этом растворе составляет:

$m(NH_3) = x \cdot w(NH_3) = 0.20x$

3. Определим, какая масса HCl прореагирует с этой массой аммиака. Для этого рассчитаем молярные массы веществ (используя округленные атомные массы: N=14, H=1, Cl=35.5):

$M(NH_3) = 14 + 3 \cdot 1 = 17~г/моль$

$M(HCl) = 1 + 35.5 = 36.5~г/моль$

Согласно уравнению реакции, вещества реагируют в мольном соотношении 1:1, то есть $n(NH_3) = n_{реаг}(HCl)$. Выразим количество вещества через массу и молярную массу:

$\frac{m(NH_3)}{M(NH_3)} = \frac{m_{реаг}(HCl)}{M(HCl)}$

Отсюда масса прореагировавшего HCl:

$m_{реаг}(HCl) = \frac{m(NH_3) \cdot M(HCl)}{M(NH_3)} = \frac{0.20x \cdot 36.5~г/моль}{17~г/моль} = \frac{7.3x}{17}$

4. Составим выражения для массы оставшегося HCl и массы конечного раствора.

Масса HCl, оставшаяся в растворе после реакции:

$m_{кон}(HCl) = m_{нач}(HCl) - m_{реаг}(HCl) = 40 - \frac{7.3x}{17}$

Масса конечного раствора равна сумме масс исходных растворов:

$m_{кон}(р-ра) = m(р-ра~HCl) + m(р-ра~NH_3) = 200 + x$

5. Составим уравнение, используя заданную конечную массовую долю HCl (15% или 0.15):

$w_{кон}(HCl) = \frac{m_{кон}(HCl)}{m_{кон}(р-ра)}$

$0.15 = \frac{40 - \frac{7.3x}{17}}{200 + x}$

6. Решим это уравнение относительно $x$:

$0.15 \cdot (200 + x) = 40 - \frac{7.3x}{17}$

$30 + 0.15x = 40 - \frac{7.3x}{17}$

Перенесем слагаемые с $x$ в левую часть, а числа — в правую:

$0.15x + \frac{7.3x}{17} = 40 - 30$

$x \cdot (0.15 + \frac{7.3}{17}) = 10$

$x \cdot (\frac{0.15 \cdot 17 + 7.3}{17}) = 10$

$x \cdot (\frac{2.55 + 7.3}{17}) = 10$

$x \cdot \frac{9.85}{17} = 10$

$x = \frac{10 \cdot 17}{9.85} = \frac{170}{9.85} \approx 17.26~г$

Таким образом, масса добавленного раствора аммиака $m(р-ра~NH_3) \approx 17.26~г$.

7. Найдем искомый объём раствора аммиака, используя его массу и плотность:

$V(р-ра~NH_3) = \frac{m(р-ра~NH_3)}{\rho(р-ра~NH_3)} = \frac{17.26~г}{0.91~г/мл} \approx 18.97~мл$

Округляя результат до трех значащих цифр, получаем 19.0 мл.

Ответ: необходимо добавить 19.0 мл 20%-го раствора аммиака.

7.199. В 170 г 10%-го раствора аммиака растворили 4,48 л (н. у.) аммиака. Плотность полученного раствора составила 0,95 г/мл. Найдите молярность раствора.

Дано:

$m_{р-ра1} = 170 \text{ г}$

$w_{1}(NH_3) = 10\% = 0,1$

$V(NH_3) = 4,48 \text{ л}$ (н. у.)

$\rho_{р-ра2} = 0,95 \text{ г/мл} = 950 \text{ г/л}$

$V_m = 22,4 \text{ л/моль}$

Найти:

$C_{M} - ?$

Решение:

1. Найдем массу аммиака в исходном 10%-м растворе. Масса растворенного вещества равна произведению массы раствора на его массовую долю.

$m_1(NH_3) = m_{р-ра1} \cdot w_1(NH_3) = 170 \text{ г} \cdot 0,1 = 17 \text{ г}$

2. Рассчитаем молярную массу аммиака ($NH_3$).

$M(NH_3) = 14,007 + 3 \cdot 1,008 \approx 17 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (в молях) добавленного газообразного аммиака. Объем дан при нормальных условиях (н. у.), поэтому используем молярный объем газов $V_m = 22,4$ л/моль.

$n_{добавл.}(NH_3) = \frac{V(NH_3)}{V_m} = \frac{4,48 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

4. Найдем массу добавленного аммиака, зная его количество вещества и молярную массу.

$m_{добавл.}(NH_3) = n_{добавл.}(NH_3) \cdot M(NH_3) = 0,2 \text{ моль} \cdot 17 \text{ г/моль} = 3,4 \text{ г}$

5. Теперь можно найти общую массу аммиака и общую массу полученного раствора. Масса конечного раствора складывается из массы исходного раствора и массы добавленного аммиака.

Общая масса аммиака:

$m_{общ}(NH_3) = m_1(NH_3) + m_{добавл.}(NH_3) = 17 \text{ г} + 3,4 \text{ г} = 20,4 \text{ г}$

Общая масса раствора:

$m_{р-ра2} = m_{р-ра1} + m_{добавл.}(NH_3) = 170 \text{ г} + 3,4 \text{ г} = 173,4 \text{ г}$

6. Найдем объем полученного раствора, используя его массу и плотность.

$V_{р-ра2} = \frac{m_{р-ра2}}{\rho_{р-ра2}} = \frac{173,4 \text{ г}}{0,95 \text{ г/мл}} \approx 182,53 \text{ мл}$

Для расчета молярности объем необходимо выразить в литрах:

$V_{р-ра2} \approx 182,53 \text{ мл} = 0,18253 \text{ л}$

7. Найдем общее количество вещества аммиака в конечном растворе. Оно равно сумме количества вещества в исходном растворе и добавленного количества.

$n_{общ}(NH_3) = \frac{m_{общ}(NH_3)}{M(NH_3)} = \frac{20,4 \text{ г}}{17 \text{ г/моль}} = 1,2 \text{ моль}$

8. Наконец, рассчитаем молярность (молярную концентрацию) полученного раствора. Молярность — это отношение количества растворенного вещества (в молях) к объему раствора (в литрах).

$C_M = \frac{n_{общ}(NH_3)}{V_{р-ра2}} = \frac{1,2 \text{ моль}}{0,18253 \text{ л}} \approx 6,574 \text{ моль/л}$

Округляя до сотых, получаем 6,57 моль/л.

Ответ: молярность полученного раствора составляет приблизительно $6,57 \text{ моль/л}$.

7.200. Сколько граммов твёрдого гидроксида калия необходимо добавить к 100 г 11,5%-го раствора гидросульфата аммония для перевода половины ионов аммония в аммиак? Каковы массовые доли веществ в полученном растворе?

Дано:

$m_{\text{р-ра}}(NH_4HSO_4) = 100 \text{ г}$

$\omega(NH_4HSO_4) = 11,5\%$

Найти:

$m(KOH) - ?$

$\omega_{\text{конечн.}}((NH_4)_2SO_4) - ?$

$\omega_{\text{конечн.}}(K_2SO_4) - ?$

$\omega_{\text{конечн.}}(H_2O) - ?$

Решение:

1. Определим массу и количество вещества гидросульфата аммония в исходном растворе. Расчеты будем вести в граммах.

Молярная масса гидросульфата аммония $NH_4HSO_4$:

$M(NH_4HSO_4) = 14,01 + 1,01 \cdot 4 + 1,01 + 32,07 + 16,00 \cdot 4 \approx 115 \text{ г/моль}$

Масса $NH_4HSO_4$ в растворе:

$m(NH_4HSO_4) = m_{\text{р-ра}}(NH_4HSO_4) \cdot \omega(NH_4HSO_4) = 100 \text{ г} \cdot 0,115 = 11,5 \text{ г}$

Количество вещества $NH_4HSO_4$:

$n(NH_4HSO_4) = \frac{m(NH_4HSO_4)}{M(NH_4HSO_4)} = \frac{11,5 \text{ г}}{115 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

В растворе содержится $0,1$ моль ионов аммония $NH_4^+$ и $0,1$ моль гидросульфат-ионов $HSO_4^-$.

2. При добавлении гидроксида калия ($KOH$) протекают следующие ионные реакции:

а) Нейтрализация кислого гидросульфат-иона:

$HSO_4^- + OH^- \rightarrow SO_4^{2-} + H_2O$

б) Реакция иона аммония с образованием аммиака:

$NH_4^+ + OH^- \rightarrow NH_3 \uparrow + H_2O$

3. Рассчитаем количество вещества $KOH$, необходимое для реакции.

Для нейтрализации всех $0,1$ моль $HSO_4^-$ потребуется $0,1$ моль $KOH$ (реакция а).

По условию, в аммиак нужно перевести половину ионов аммония. Начальное количество ионов $NH_4^+$ равно $0,1$ моль. Следовательно, в реакцию (б) должно вступить:

$n_{\text{реаг.}}(NH_4^+) = \frac{1}{2} \cdot 0,1 \text{ моль} = 0,05 \text{ моль}$

Для этого потребуется $0,05$ моль $KOH$.

Общее количество вещества $KOH$ равно сумме количеств, необходимых для обеих реакций:

$n(KOH) = 0,1 \text{ моль} + 0,05 \text{ моль} = 0,15 \text{ моль}$

Сколько граммов твёрдого гидроксида калия необходимо добавить...

Молярная масса $KOH$:

$M(KOH) = 39,1 + 16,0 + 1,01 \approx 56,1 \text{ г/моль}$

Масса необходимого $KOH$:

$m(KOH) = n(KOH) \cdot M(KOH) = 0,15 \text{ моль} \cdot 56,1 \text{ г/моль} = 8,415 \text{ г} \approx 8,4 \text{ г}$

Ответ: необходимо добавить 8,4 г твёрдого гидроксида калия.

Каковы массовые доли веществ в полученном растворе?

1. Определим состав и массу конечного раствора.

В ходе реакции выделился газообразный аммиак. Найдем его массу:

$n(NH_3) = n_{\text{реаг.}}(NH_4^+) = 0,05 \text{ моль}$

$M(NH_3) = 14,01 + 1,01 \cdot 3 \approx 17 \text{ г/моль}$

$m(NH_3) = n(NH_3) \cdot M(NH_3) = 0,05 \text{ моль} \cdot 17 \text{ г/моль} = 0,85 \text{ г}$

Масса конечного раствора равна массе исходного раствора плюс масса добавленного $KOH$ минус масса улетучившегося $NH_3$:

$m_{\text{конечн. р-ра}} = m_{\text{исх. р-ра}} + m(KOH) - m(NH_3) = 100 \text{ г} + 8,4 \text{ г} - 0,85 \text{ г} = 107,55 \text{ г}$

2. Определим вещества, находящиеся в конечном растворе, и их массы.

После реакции в растворе находятся следующие ионы: непрореагировавшие ионы аммония ($n(NH_4^+) = 0,1 - 0,05 = 0,05 \text{ моль}$), ионы сульфата, образовавшиеся в реакции (а) ($n(SO_4^{2-}) = 0,1 \text{ моль}$), и ионы калия из $KOH$ ($n(K^+) = 0,15 \text{ моль}$).

Эти ионы образуют соли: сульфат аммония $(NH_4)_2SO_4$ и сульфат калия $K_2SO_4$.

Из $0,05$ моль $NH_4^+$ и $0,1$ моль $SO_4^{2-}$ образуется $0,05 / 2 = 0,025$ моль $(NH_4)_2SO_4$.

$M((NH_4)_2SO_4) = (14,01 + 1,01 \cdot 4) \cdot 2 + 32,07 + 16,00 \cdot 4 \approx 132 \text{ г/моль}$

$m((NH_4)_2SO_4) = 0,025 \text{ моль} \cdot 132 \text{ г/моль} = 3,3 \text{ г}$

Оставшиеся ионы $K^+$ ($0,15$ моль) и $SO_4^{2-}$ ($0,1 - 0,025 = 0,075$ моль) образуют $0,15 / 2 = 0,075$ моль $K_2SO_4$.

$M(K_2SO_4) = 39,1 \cdot 2 + 32,07 + 16,00 \cdot 4 \approx 174 \text{ г/моль}$

$m(K_2SO_4) = 0,075 \text{ моль} \cdot 174 \text{ г/моль} = 13,05 \text{ г}$

3. Рассчитаем массовые доли солей в конечном растворе.

$\omega((NH_4)_2SO_4) = \frac{m((NH_4)_2SO_4)}{m_{\text{конечн. р-ра}}} \cdot 100\% = \frac{3,3 \text{ г}}{107,55 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 3,07\%$

$\omega(K_2SO_4) = \frac{m(K_2SO_4)}{m_{\text{конечн. р-ра}}} \cdot 100\% = \frac{13,05 \text{ г}}{107,55 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 12,13\%$

Массовая доля воды составит: $100\% - 3,07\% - 12,13\% = 84,80\%$.

Ответ: массовые доли веществ в полученном растворе: сульфата аммония - $3,07\%$; сульфата калия - $12,13\%$; воды - $84,80\%$.

7.201. Как осуществить следующие превращения?

$\mathrm{а}) {\mathrm{NaN}}_3⟶{\mathrm{N}}_2⟶\mathrm{NO}⟶\mathrm{NOCl}⟶{\mathrm{HNO}}_2⟶{\mathrm{HNO}}_3⟶ \mathrm{Al}{\left({\mathrm{NO}}_3\right)}_3$

$\mathrm{б}) {\mathrm{NH}}_3⟶{\mathrm{NH}}_4{\mathrm{NO}}_3⟶{\mathrm{N}}_2\mathrm{O}⟶{\mathrm{N}}_2⟶{\mathrm{Mg}}_3{\mathrm{N}}_2⟶{\mathrm{NH}}_4\mathrm{Cl}⟶{\mathrm{N}}_2$

а) $NaN_3 \rightarrow N_2 \rightarrow NO \rightarrow NOCl \rightarrow HNO_2 \rightarrow HNO_3 \rightarrow Al(NO_3)_3$

Для осуществления данной цепи превращений необходимо провести следующие реакции:

1. Получение азота $N_2$ из азида натрия $NaN_3$. Это стандартный лабораторный способ получения чистого азота путем термического разложения азида натрия при нагревании.

$2NaN_3 \xrightarrow{t} 2Na + 3N_2 \uparrow$

2. Получение оксида азота(II) $NO$ из азота $N_2$. Азот напрямую реагирует с кислородом при очень высоких температурах (в электрической дуге) или при наличии катализатора.

$N_2 + O_2 \xrightarrow{t, p, kat} 2NO$

3. Получение хлорида нитрозила $NOCl$ из оксида азота(II) $NO$. Оксид азота(II) реагирует с хлором, образуя хлорид нитрозила.

$2NO + Cl_2 \rightarrow 2NOCl$

4. Получение азотистой кислоты $HNO_2$ из хлорида нитрозила $NOCl$. Хлорид нитрозила гидролизуется водой с образованием азотистой и соляной кислот.

$NOCl + H_2O \rightarrow HNO_2 + HCl$

5. Получение азотной кислоты $HNO_3$ из азотистой кислоты $HNO_2$. Азотистая кислота является неустойчивой и легко диспропорционирует, особенно при нагревании, с образованием азотной кислоты, оксида азота(II) и воды.

$3HNO_2 \rightarrow HNO_3 + 2NO \uparrow + H_2O$

6. Получение нитрата алюминия $Al(NO_3)_3$ из азотной кислоты $HNO_3$. Азотная кислота реагирует с гидроксидом алюминия в реакции нейтрализации, образуя соль и воду.

$Al(OH)_3 + 3HNO_3 \rightarrow Al(NO_3)_3 + 3H_2O$

Ответ:

1. $2NaN_3 \xrightarrow{t} 2Na + 3N_2 \uparrow$

2. $N_2 + O_2 \xrightarrow{t, p, kat} 2NO$

3. $2NO + Cl_2 \rightarrow 2NOCl$

4. $NOCl + H_2O \rightarrow HNO_2 + HCl$

5. $3HNO_2 \rightarrow HNO_3 + 2NO \uparrow + H_2O$

6. $Al(OH)_3 + 3HNO_3 \rightarrow Al(NO_3)_3 + 3H_2O$

б) $NH_3 \rightarrow NH_4NO_3 \rightarrow N_2O \rightarrow N_2 \rightarrow Mg_3N_2 \rightarrow NH_4Cl \rightarrow N_2$

Для осуществления данной цепи превращений необходимо провести следующие реакции:

1. Получение нитрата аммония $NH_4NO_3$ из аммиака $NH_3$. Аммиак, проявляя основные свойства, реагирует с азотной кислотой.

$NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$

2. Получение оксида азота(I) $N_2O$ из нитрата аммония $NH_4NO_3$. При осторожном нагревании нитрата аммония происходит его разложение на оксид азота(I) и воду.

$NH_4NO_3 \xrightarrow{t \approx 200^\circ C} N_2O \uparrow + 2H_2O$

3. Получение азота $N_2$ из оксида азота(I) $N_2O$. Оксид азота(I) разлагается на азот и кислород при более высокой температуре.

$2N_2O \xrightarrow{t > 500^\circ C} 2N_2 + O_2$

4. Получение нитрида магния $Mg_3N_2$ из азота $N_2$. Азот реагирует с активными металлами, такими как магний, при нагревании.

$3Mg + N_2 \xrightarrow{t} Mg_3N_2$

5. Получение хлорида аммония $NH_4Cl$ из нитрида магния $Mg_3N_2$. Этот переход осуществляется в две стадии. Сначала нитрид магния подвергают гидролизу, в результате чего образуется аммиак. Затем полученный аммиак реагирует с соляной кислотой.

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

$NH_3 + HCl \rightarrow NH_4Cl$

6. Получение азота $N_2$ из хлорида аммония $NH_4Cl$. Хлорид аммония реагирует с нитритом натрия при нагревании водного раствора. Это лабораторный способ получения азота.

$NH_4Cl + NaNO_2 \xrightarrow{t} N_2 \uparrow + NaCl + 2H_2O$

Ответ:

1. $NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$

2. $NH_4NO_3 \xrightarrow{t} N_2O \uparrow + 2H_2O$

3. $2N_2O \xrightarrow{t} 2N_2 + O_2$

4. $3Mg + N_2 \xrightarrow{t} Mg_3N_2$

5. $Mg_3N_2 + 6H_2O \rightarrow 3Mg(OH)_2 \downarrow + 2NH_3 \uparrow$;
$NH_3 + HCl \rightarrow NH_4Cl$

6. $NH_4Cl + NaNO_2 \xrightarrow{t} N_2 \uparrow + NaCl + 2H_2O$