Номер 3, страница 209 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 3. Водный раствор аммиака (нашатырный спирт) применяют в виде примочек при укусах муравьев, комаров, мошек. Определите, хватит ли 1 капли 1%-го раствора аммиака ($p=958 \text{ г/л}$) для нейтрализации муравьиной кислоты от одного укуса, если при этом под кожный покров попало 0,001 мл 1%-го раствора муравьиной кислоты. Плотность раствора муравьиной кислоты принять равной плотности воды. Объем капли равен 0,04 мл.

Ответ: хватит.

Дано:

Массовая доля аммиака в растворе, $w(NH_3) = 1\% = 0.01$

Плотность 1%-го раствора аммиака, $\rho(р-ра\;NH_3) = 958 \text{ г/л}$

Объем капли раствора аммиака, $V_{капли} = 0.04 \text{ мл}$

Массовая доля муравьиной кислоты в растворе, $w(HCOOH) = 1\% = 0.01$

Объем раствора муравьиной кислоты, $V(р-ра\;HCOOH) = 0.001 \text{ мл}$

Плотность 1%-го раствора муравьиной кислоты, $\rho(р-ра\;HCOOH) \approx \rho(H_2O) = 1000 \text{ г/л}$

Перевод данных в систему СИ:

$\rho(р-ра\;NH_3) = 958 \text{ г/л} = 958 \text{ кг/м}^3$

$V_{капли} = 0.04 \text{ мл} = 0.04 \cdot 10^{-6} \text{ м}^3 = 4 \cdot 10^{-8} \text{ м}^3$

$V(р-ра\;HCOOH) = 0.001 \text{ мл} = 0.001 \cdot 10^{-6} \text{ м}^3 = 1 \cdot 10^{-9} \text{ м}^3$

$\rho(р-ра\;HCOOH) = 1000 \text{ г/л} = 1000 \text{ кг/м}^3$

Найти:

Определить, достаточно ли одной капли 1%-го раствора аммиака для нейтрализации муравьиной кислоты, попавшей в ранку при укусе.

Решение:

Для решения задачи необходимо сравнить количество вещества (в молях) аммиака в одной капле нашатырного спирта и муравьиной кислоты, попавшей под кожу.

1. Запишем уравнение реакции нейтрализации. Муравьиная кислота ($HCOOH$) реагирует с аммиаком ($NH_3$), который является основанием, с образованием соли формиата аммония ($HCOONH_4$):

$HCOOH + NH_3 \rightarrow HCOONH_4$

Согласно уравнению реакции, для полной нейтрализации 1 моль муравьиной кислоты требуется 1 моль аммиака. Таким образом, для нейтрализации кислоты должно выполняться условие:

$n(NH_3) \ge n(HCOOH)$

Для удобства дальнейшие расчеты будем производить в граммах и миллилитрах. Переведем плотности:

$\rho(р-ра\;NH_3) = 958 \text{ г/л} = 0.958 \text{ г/мл}$

$\rho(р-ра\;HCOOH) = 1000 \text{ г/л} = 1 \text{ г/мл}$

2. Рассчитаем количество вещества муравьиной кислоты ($n(HCOOH)$) в объеме $0.001 \text{ мл}$.

Масса раствора кислоты: $m(р-ра\;HCOOH) = V(р-ра\;HCOOH) \cdot \rho(р-ра\;HCOOH) = 0.001 \text{ мл} \cdot 1 \text{ г/мл} = 0.001 \text{ г}$.

Масса чистой муравьиной кислоты: $m(HCOOH) = m(р-ра\;HCOOH) \cdot w(HCOOH) = 0.001 \text{ г} \cdot 0.01 = 1 \cdot 10^{-5} \text{ г}$.

Молярная масса муравьиной кислоты: $M(HCOOH) = 1 \cdot 2 + 12 + 16 \cdot 2 = 46 \text{ г/моль}$.

Количество вещества муравьиной кислоты: $n(HCOOH) = \frac{m(HCOOH)}{M(HCOOH)} = \frac{1 \cdot 10^{-5} \text{ г}}{46 \text{ г/моль}} \approx 2.17 \cdot 10^{-7} \text{ моль}$.

3. Рассчитаем количество вещества аммиака ($n(NH_3)$) в одной капле объемом $0.04 \text{ мл}$.

Масса капли раствора аммиака: $m(р-ра\;NH_3) = V_{капли} \cdot \rho(р-ра\;NH_3) = 0.04 \text{ мл} \cdot 0.958 \text{ г/мл} = 0.03832 \text{ г}$.

Масса чистого аммиака в капле: $m(NH_3) = m(р-ра\;NH_3) \cdot w(NH_3) = 0.03832 \text{ г} \cdot 0.01 = 3.832 \cdot 10^{-4} \text{ г}$.

Молярная масса аммиака: $M(NH_3) = 14 + 1 \cdot 3 = 17 \text{ г/моль}$.

Количество вещества аммиака: $n(NH_3) = \frac{m(NH_3)}{M(NH_3)} = \frac{3.832 \cdot 10^{-4} \text{ г}}{17 \text{ г/моль}} \approx 2.25 \cdot 10^{-5} \text{ моль}$.

4. Сравним полученные количества веществ.

$n(NH_3) \approx 2.25 \cdot 10^{-5} \text{ моль}$

$n(HCOOH) \approx 2.17 \cdot 10^{-7} \text{ моль}$

Поскольку $2.25 \cdot 10^{-5} \text{ моль} > 2.17 \cdot 10^{-7} \text{ моль}$, условие $n(NH_3) \ge n(HCOOH)$ выполняется.

Количество аммиака в одной капле раствора более чем в 100 раз превышает количество, необходимое для полной нейтрализации муравьиной кислоты от укуса. Следовательно, одной капли 1%-го раствора аммиака будет достаточно.

Ответ: хватит.