Номер 14, страница 325 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 46. Азотная кислота и нитраты - номер 14, страница 325.

Условие.

14. Промышленность выпускает три вида разбавленной азотной кислоты: 55%-ная, 47%-ная и 45%-ная. Вычислите массу каждого раствора, который потребуется для получения нитрата аммония массой 1 т.

Решение.

Решение 2.

Дано

$w_1(HNO_3) = 55\%$
$w_2(HNO_3) = 47\%$
$w_3(HNO_3) = 45\%$
$m(NH_4NO_3) = 1$ т

$w_1 = 0.55$
$w_2 = 0.47$
$w_3 = 0.45$
$m(NH_4NO_3) = 1000$ кг

Найти:

$m_{р-ра, 1}$ - ?
$m_{р-ра, 2}$ - ?
$m_{р-ра, 3}$ - ?

Решение

1. Для получения нитрата аммония ($NH_4NO_3$) проводят реакцию нейтрализации азотной кислоты ($HNO_3$) аммиаком ($NH_3$). Уравнение химической реакции выглядит следующим образом:
$NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$

2. Рассчитаем молярные массы азотной кислоты и нитрата аммония, используя относительные атомные массы элементов (округляем до целых): $Ar(H)=1, Ar(N)=14, Ar(O)=16$.
Молярная масса азотной кислоты: $M(HNO_3) = 1 + 14 + 3 \times 16 = 63$ г/моль.
Молярная масса нитрата аммония: $M(NH_4NO_3) = 2 \times 14 + 4 \times 1 + 3 \times 16 = 80$ г/моль.
Для удобства расчетов с килограммами, можно выразить молярные массы в кг/кмоль: $M(HNO_3) = 63$ кг/кмоль, $M(NH_4NO_3) = 80$ кг/кмоль.

3. Из стехиометрии уравнения реакции следует, что для получения 1 моля $NH_4NO_3$ требуется 1 моль $HNO_3$. На основе этого соотношения составим пропорцию для нахождения массы чистой азотной кислоты, которая потребуется для получения 1000 кг нитрата аммония.
$\frac{m(HNO_3)}{M(HNO_3)} = \frac{m(NH_4NO_3)}{M(NH_4NO_3)}$
Выразим из пропорции массу чистой азотной кислоты $m(HNO_3)$:
$m(HNO_3) = m(NH_4NO_3) \times \frac{M(HNO_3)}{M(NH_4NO_3)} = 1000 \text{ кг} \times \frac{63 \text{ кг/кмоль}}{80 \text{ кг/кмоль}} = 787.5$ кг.

4. Теперь, зная массу чистой $HNO_3$ (растворенного вещества), можно вычислить массу каждого из трех растворов. Масса раствора ($m_{р-ра}$) связана с массой растворенного вещества ($m_{в-ва}$) и его массовой долей ($\text{w}$) формулой:
$m_{р-ра} = \frac{m_{в-ва}}{w}$

55%-ная

Масса 55%-ного раствора азотной кислоты:
$m_{р-ра, 1} = \frac{m(HNO_3)}{w_1} = \frac{787.5 \text{ кг}}{0.55} \approx 1431.82$ кг.
Ответ: потребуется приблизительно 1431.82 кг 55%-ного раствора азотной кислоты.

47%-ная

Масса 47%-ного раствора азотной кислоты:
$m_{р-ра, 2} = \frac{m(HNO_3)}{w_2} = \frac{787.5 \text{ кг}}{0.47} \approx 1675.53$ кг.
Ответ: потребуется приблизительно 1675.53 кг 47%-ного раствора азотной кислоты.

45%-ная

Масса 45%-ного раствора азотной кислоты:
$m_{р-ра, 3} = \frac{m(HNO_3)}{w_3} = \frac{787.5 \text{ кг}}{0.45} = 1750$ кг.
Ответ: потребуется 1750 кг 45%-ного раствора азотной кислоты.