Номер 5, страница 420 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

5. Сравните содержание азота в мочевине $(NH_2)_2CO$, аммиачной селитре $NH_4NO_3$, натриевой селитре $NaNO_3$. Какое из этих удобрений является наиболее эффективным?

Для сравнения эффективности азотных удобрений необходимо рассчитать массовую долю (содержание) азота в каждом из соединений. Эффективность удобрения тем выше, чем больше в нем массовая доля питательного элемента, в данном случае — азота.

Дано:
Мочевина — $(NH_2)_2CO$
Аммиачная селитра — $NH_4NO_3$
Натриевая селитра — $NaNO_3$

Найти:
Массовые доли азота $\omega(N)$ в каждом соединении и определить наиболее эффективное удобрение.

Решение:
Массовая доля элемента в веществе вычисляется по формуле:
$\omega(Э) = \frac{n \cdot A_r(Э)}{M_r(вещества)} \cdot 100\%$
где $n$ — число атомов элемента в молекуле, $A_r$ — относительная атомная масса элемента, $M_r$ — относительная молекулярная масса вещества.

Используем относительные атомные массы элементов (округленные до целых):
$A_r(N) = 14$
$A_r(H) = 1$
$A_r(C) = 12$
$A_r(O) = 16$
$A_r(Na) = 23$

1. Мочевина ((NH₂)₂CO)
Сначала найдем относительную молекулярную массу мочевины:
$M_r((NH_2)_2CO) = 2 \cdot A_r(N) + 4 \cdot A_r(H) + A_r(C) + A_r(O) = 2 \cdot 14 + 4 \cdot 1 + 12 + 16 = 28 + 4 + 12 + 16 = 60$
Теперь рассчитаем массовую долю азота (в молекуле мочевины 2 атома азота):
$\omega(N) = \frac{2 \cdot A_r(N)}{M_r((NH_2)_2CO)} \cdot 100\% = \frac{2 \cdot 14}{60} \cdot 100\% = \frac{28}{60} \cdot 100\% \approx 46.7\%$

Ответ: Массовая доля азота в мочевине составляет приблизительно 46.7%.

2. Аммиачная селитра (NH₄NO₃)
Найдем относительную молекулярную массу аммиачной селитры:
$M_r(NH_4NO_3) = 2 \cdot A_r(N) + 4 \cdot A_r(H) + 3 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 14 + 4 \cdot 1 + 3 \cdot 16 = 28 + 4 + 48 = 80$
Рассчитаем массовую долю азота (в молекуле 2 атома азота):
$\omega(N) = \frac{2 \cdot A_r(N)}{M_r(NH_4NO_3)} \cdot 100\% = \frac{2 \cdot 14}{80} \cdot 100\% = \frac{28}{80} \cdot 100\% = 35\%$

Ответ: Массовая доля азота в аммиачной селитре составляет 35%.

3. Натриевая селитра (NaNO₃)
Найдем относительную молекулярную массу натриевой селитры:
$M_r(NaNO_3) = A_r(Na) + A_r(N) + 3 \cdot A_r(O) = 23 + 14 + 3 \cdot 16 = 23 + 14 + 48 = 85$
Рассчитаем массовую долю азота (в молекуле 1 атом азота):
$\omega(N) = \frac{A_r(N)}{M_r(NaNO_3)} \cdot 100\% = \frac{14}{85} \cdot 100\% \approx 16.5\%$

Ответ: Массовая доля азота в натриевой селитре составляет приблизительно 16.5%.

Сравнение и вывод
Сравним полученные значения массовой доли азота в удобрениях:
Мочевина: $\approx 46.7\%$
Аммиачная селитра: $35\%$
Натриевая селитра: $\approx 16.5\%$
$46.7\% > 35\% > 16.5\%$
Наибольшее содержание азота в мочевине, поэтому она является наиболее концентрированным и эффективным азотным удобрением из представленных.

Ответ: Содержание азота: в мочевине $\approx 46.7\%$, в аммиачной селитре $35\%$, в натриевой селитре $\approx 16.5\%$. Наиболее эффективным удобрением является мочевина, так как в ней самая высокая массовая доля азота.