Номер 10, страница 78 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 16. Аммиак и соли аммония. Глава 1. Неметаллы - номер 10, страница 78.

Условие.

10. Какой объём аммиака (н. у.) образуется при нагревании смеси 9,2 г гидроксида кальция и 10,7 г хлорида аммония?

Решение.

Решение 2.

Дано:

m(Ca(OH)₂) = 9,2 г

m(NH₄Cl) = 10,7 г

Условия: н. у. (нормальные условия)

m(Ca(OH)₂) = 9,2 г = 0,0092 кг

m(NH₄Cl) = 10,7 г = 0,0107 кг

Найти:

V(NH₃) - ?

Решение:

1. Сначала запишем уравнение химической реакции, происходящей при нагревании смеси гидроксида кальция и хлорида аммония:

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

2. Рассчитаем молярные массы (M) исходных веществ (реагентов), используя периодическую таблицу химических элементов:

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

$M(NH_4Cl) = Ar(N) + 4 \cdot Ar(H) + Ar(Cl) = 14 + 4 \cdot 1 + 35,5 = 53,5 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (n) для каждого реагента по формуле $n = \frac{m}{M}$:

$n(Ca(OH)_2) = \frac{m(Ca(OH)_2)}{M(Ca(OH)_2)} = \frac{9,2 \text{ г}}{74 \text{ г/моль}} \approx 0,124 \text{ моль}$

$n(NH_4Cl) = \frac{m(NH_4Cl)}{M(NH_4Cl)} = \frac{10,7 \text{ г}}{53,5 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

4. Определим, какое из веществ находится в недостатке, так как оно полностью прореагирует и определит количество продуктов реакции. Для этого сравним мольные соотношения реагентов с их стехиометрическими коэффициентами в уравнении реакции (1:2).

Способ 1: Предположим, что гидроксид кальция прореагировал полностью. Тогда, согласно уравнению, на 1 моль $Ca(OH)_2$ требуется 2 моль $NH_4Cl$. Следовательно, на 0,124 моль $Ca(OH)_2$ потребуется:

$n_{требуемое}(NH_4Cl) = 2 \cdot n(Ca(OH)_2) = 2 \cdot 0,124 = 0,248 \text{ моль}$

У нас в наличии только 0,2 моль $NH_4Cl$, что меньше, чем требуется (0,2 < 0,248). Это означает, что хлорид аммония находится в недостатке и является лимитирующим реагентом.

Способ 2: Сравним отношения количества вещества к стехиометрическому коэффициенту для каждого реагента.

Для $Ca(OH)_2$: $\frac{n(Ca(OH)_2)}{1} = \frac{0,124}{1} = 0,124$

Для $NH_4Cl$: $\frac{n(NH_4Cl)}{2} = \frac{0,2}{2} = 0,1$

Так как $0,1 < 0,124$, хлорид аммония ($NH_4Cl$) находится в недостатке. Расчет количества продуктов реакции будем вести по нему.

5. По уравнению реакции найдем количество вещества образовавшегося аммиака ($NH_3$). Соотношение $n(NH_4Cl)$ к $n(NH_3)$ равно 2:2 или 1:1.

$\frac{n(NH_4Cl)}{2} = \frac{n(NH_3)}{2} \implies n(NH_3) = n(NH_4Cl)$

$n(NH_3) = 0,2 \text{ моль}$

6. Теперь вычислим объем аммиака при нормальных условиях (н. у.). При н. у. молярный объем любого газа ($V_m$) составляет 22,4 л/моль.

$V(NH_3) = n(NH_3) \cdot V_m = 0,2 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 4,48 \text{ л}$

Ответ: объём образовавшегося аммиака составляет 4,48 л.