Номер 2, страница 76, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Какой объем аммиака надо пропустить через 4%-ный раствор серной кислоты массой 200 г. для получения:

а) гидросульфата аммония;

б) сульфата аммония

Ответ: а) 1,82 л; б) 3,68 л.

Дано:

Масса раствора серной кислоты: $m_{р-ра}(H_2SO_4) = 200 \text{ г}$

Массовая доля серной кислоты: $\omega(H_2SO_4) = 4\% \text{ или } 0.04$

Молярный объем газа при нормальных условиях (н.у.): $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$

Масса раствора серной кислоты в СИ: $m_{р-ра}(H_2SO_4) = 0.2 \text{ кг}$

Найти:

а) $V_a(NH_3)$ — объем аммиака для получения гидросульфата аммония.

б) $V_b(NH_3)$ — объем аммиака для получения сульфата аммония.

Решение:

1. Найдем массу чистой серной кислоты в растворе, используя формулу массовой доли вещества:

$m(H_2SO_4) = m_{р-ра}(H_2SO_4) \cdot \omega(H_2SO_4) = 200 \text{ г} \cdot 0.04 = 8 \text{ г}$

2. Рассчитаем количество вещества (число моль) серной кислоты. Для этого сначала найдем её молярную массу:

$M(H_2SO_4) = 2 \cdot M(H) + M(S) + 4 \cdot M(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$

Теперь найдем количество вещества:

$n(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)} = \frac{8 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} \approx 0.0816 \text{ моль}$

а) для получения гидросульфата аммония

Реакция между аммиаком и серной кислотой с образованием кислой соли (гидросульфата аммония) протекает по уравнению:

$NH_3 + H_2SO_4 \rightarrow NH_4HSO_4$

Из уравнения реакции видно, что аммиак и серная кислота реагируют в мольном соотношении 1:1. Следовательно, количество вещества аммиака равно количеству вещества серной кислоты:

$n(NH_3) = n(H_2SO_4) \approx 0.0816 \text{ моль}$

Теперь найдем объем аммиака (при нормальных условиях), необходимый для реакции:

$V(NH_3) = n(NH_3) \cdot V_m = 0.0816 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} \approx 1.828 \text{ л} \approx 1.83 \text{ л}$

Ответ: для получения гидросульфата аммония необходимо пропустить 1.83 л аммиака.

б) для получения сульфата аммония

Реакция между аммиаком и серной кислотой с образованием средней соли (сульфата аммония) протекает по уравнению:

$2NH_3 + H_2SO_4 \rightarrow (NH_4)_2SO_4$

Из уравнения реакции видно, что для полной нейтрализации серной кислоты аммиак и серная кислота должны реагировать в мольном соотношении 2:1. Следовательно, количество вещества аммиака в два раза больше количества вещества серной кислоты:

$n(NH_3) = 2 \cdot n(H_2SO_4) = 2 \cdot 0.0816 \text{ моль} \approx 0.1632 \text{ моль}$

Теперь найдем объем аммиака (при нормальных условиях), необходимый для реакции:

$V(NH_3) = n(NH_3) \cdot V_m = 0.1632 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} \approx 3.656 \text{ л} \approx 3.66 \text{ л}$

Ответ: для получения сульфата аммония необходимо пропустить 3.66 л аммиака.