Номер 8, страница 103 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава III. Вещества и их свойства. Параграф 19. Неорганические и органические основания. Примените свои знания - номер 8, страница 103.

Условие.

8. Найдите объем (н. у.) аммиака, полученного в результате реакции между 340 г гидроксида кальция, содержащего 20 % примесей, с необходимым количеством хлорида аммония.

Решение.

Решение 2.

Дано:
Масса технического гидроксида кальция: $m(\text{Ca(OH)}_2 \text{ техн.}) = 340 \text{ г}$
Массовая доля примесей: $\omega(\text{примесей}) = 20 \% = 0.20$
Условия: нормальные (н. у.)
Молярный объём газа при н. у.: $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$

Найти:
Объём аммиака $V(\text{NH}_3) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции получения аммиака из гидроксида кальция и хлорида аммония:

$Ca(OH)_2 + 2NH_4Cl \rightarrow CaCl_2 + 2NH_3 \uparrow + 2H_2O$

2. В реакции участвует только чистый гидроксид кальция. Определим его массовую долю в предоставленном образце:

$\omega(\text{Ca(OH)}_2) = 100\% - \omega(\text{примесей}) = 100\% - 20\% = 80\% = 0.8$

3. Рассчитаем массу чистого гидроксида кальция, который вступит в реакцию:

$m(\text{Ca(OH)}_2) = m(\text{Ca(OH)}_2 \text{ техн.}) \cdot \omega(\text{Ca(OH)}_2) = 340 \text{ г} \cdot 0.8 = 272 \text{ г}$

4. Вычислим молярную массу гидроксида кальция $Ca(OH)_2$:

$M(\text{Ca(OH)}_2) = M(Ca) + 2 \cdot (M(O) + M(H)) = 40.08 + 2 \cdot (16.00 + 1.01) = 74.1 \text{ г/моль}$

5. Найдем количество вещества (число моль) гидроксида кальция:

$n(\text{Ca(OH)}_2) = \frac{m(\text{Ca(OH)}_2)}{M(\text{Ca(OH)}_2)} = \frac{272 \text{ г}}{74.1 \text{ г/моль}} \approx 3.671 \text{ моль}$

6. Согласно уравнению реакции, из 1 моль $Ca(OH)_2$ образуется 2 моль $NH_3$. Найдем количество вещества аммиака, используя стехиометрическое соотношение:

$\frac{n(\text{Ca(OH)}_2)}{1} = \frac{n(\text{NH}_3)}{2}$

$n(\text{NH}_3) = 2 \cdot n(\text{Ca(OH)}_2) = 2 \cdot 3.671 \text{ моль} \approx 7.342 \text{ моль}$

7. Зная количество вещества аммиака, найдем его объём при нормальных условиях:

$V(\text{NH}_3) = n(\text{NH}_3) \cdot V_m = 7.342 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} \approx 164.46 \text{ л}$

Расчет с использованием более простых молярных масс (Ca=40, O=16, H=1):
$M(\text{Ca(OH)}_2) = 74 \text{ г/моль}$
$n(\text{Ca(OH)}_2) = \frac{272 \text{ г}}{74 \text{ г/моль}} \approx 3.676 \text{ моль}$
$n(\text{NH}_3) = 2 \cdot 3.676 \text{ моль} = 7.352 \text{ моль}$
$V(\text{NH}_3) = 7.352 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} \approx 164.68 \text{ л}$
Оба результата близки, расхождение связано с округлением атомных масс.

Ответ: объём полученного аммиака составляет примерно 164.5 л (или 164.7 л в зависимости от точности атомных масс).