Номер 4, страница 52, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

4. При пропускании избытка аммиака через раствор массой 600 г с массовой долей азотной кислоты 42% получили нитрат аммония массой 300 г. Определите массовую долю выхода нитрата аммония.

Ответ: 93,75%.

Дано:

$m(р-ра \, HNO_3) = 600 \, г$

$\omega(HNO_3) = 42\% = 0.42$

$m_{практ}(NH_4NO_3) = 300 \, г$

Найти:

$\eta(NH_4NO_3) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции нейтрализации азотной кислоты аммиаком с образованием нитрата аммония:

$NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$

2. Найдем массу чистой азотной кислоты ($HNO_3$) в растворе, используя формулу массы вещества в растворе:

$m(вещества) = m(раствора) \cdot \omega(вещества)$

$m(HNO_3) = 600 \, г \cdot 0.42 = 252 \, г$

3. Рассчитаем молярную массу азотной кислоты:

$M(HNO_3) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63 \, г/моль$

4. Найдем количество вещества (в молях) азотной кислоты, вступившей в реакцию. Так как аммиак взят в избытке, расчет ведем по азотной кислоте (недостаток).

$\nu(HNO_3) = \frac{m(HNO_3)}{M(HNO_3)} = \frac{252 \, г}{63 \, г/моль} = 4 \, моль$

5. По уравнению реакции, соотношение количеств вещества азотной кислоты и нитрата аммония составляет 1:1. Следовательно, теоретически должно было образоваться 4 моль нитрата аммония.

$\nu_{теор}(NH_4NO_3) = \nu(HNO_3) = 4 \, моль$

6. Рассчитаем молярную массу нитрата аммония ($NH_4NO_3$):

$M(NH_4NO_3) = 14 + 4 \cdot 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 28 + 4 + 48 = 80 \, г/моль$

7. Найдем теоретически возможную массу нитрата аммония, которая могла бы получиться из 252 г азотной кислоты:

$m_{теор}(NH_4NO_3) = \nu_{теор}(NH_4NO_3) \cdot M(NH_4NO_3) = 4 \, моль \cdot 80 \, г/моль = 320 \, г$

8. Определим массовую долю выхода продукта ($\eta$) как отношение практически полученной массы к теоретически возможной массе, выраженное в процентах:

$\eta = \frac{m_{практ}}{m_{теор}} \cdot 100\%$

$\eta(NH_4NO_3) = \frac{300 \, г}{320 \, г} \cdot 100\% = 0.9375 \cdot 100\% = 93.75\%$

Ответ: массовая доля выхода нитрата аммония составляет 93,75%.