Номер 4, страница 247 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

4. Вычислите объём аммиака (н. у.), который выделится при взаимодействии нитрата аммония массой 890 г, содержащего 20% примесей, с раствором гидроксида натрия. Какая масса 20%-го раствора щёлочи потребуется для реакции?

Дано:

$m_{техн.}(NH_4NO_3) = 890 \text{ г} = 0.89 \text{ кг}$

$\omega(примесей) = 20\% = 0.2$

$\omega_{р-ра}(NaOH) = 20\% = 0.2$

Условия: н. у. (нормальные условия)

Найти:

$V(NH_3) - ?$

$m_{р-ра}(NaOH) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия нитрата аммония с гидроксидом натрия:

$NH_4NO_3 + NaOH \rightarrow NaNO_3 + NH_3 \uparrow + H_2O$

Из уравнения видно, что все вещества реагируют в мольном соотношении 1:1.

2. Рассчитаем массу чистого нитрата аммония ($NH_4NO_3$), который вступает в реакцию. Массовая доля примесей составляет 20%, следовательно, массовая доля чистого вещества составляет:

$\omega(NH_4NO_3) = 100\% - 20\% = 80\% = 0.8$

Масса чистого нитрата аммония:

$m(NH_4NO_3) = m_{техн.}(NH_4NO_3) \cdot \omega(NH_4NO_3) = 890 \text{ г} \cdot 0.8 = 712 \text{ г}$

3. Вычислим количество вещества нитрата аммония. Для этого найдем его молярную массу:

$M(NH_4NO_3) = 14 + 1 \cdot 4 + 14 + 16 \cdot 3 = 80 \text{ г/моль}$

Количество вещества нитрата аммония:

$n(NH_4NO_3) = \frac{m(NH_4NO_3)}{M(NH_4NO_3)} = \frac{712 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 8.9 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определим количество вещества и объем выделившегося аммиака ($NH_3$). Соотношение количеств веществ $n(NH_4NO_3) : n(NH_3) = 1 : 1$.

$n(NH_3) = n(NH_4NO_3) = 8.9 \text{ моль}$

Объем аммиака при нормальных условиях (н. у.) находим, используя молярный объем газа ($V_m = 22.4 \text{ л/моль}$):

$V(NH_3) = n(NH_3) \cdot V_m = 8.9 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 199.36 \text{ л}$

5. Рассчитаем массу 20%-го раствора гидроксида натрия ($NaOH$), необходимого для реакции. По уравнению реакции, соотношение количеств веществ $n(NH_4NO_3) : n(NaOH) = 1 : 1$.

$n(NaOH) = n(NH_4NO_3) = 8.9 \text{ моль}$

Найдем молярную массу гидроксида натрия:

$M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$

Масса чистого гидроксида натрия, необходимого для реакции:

$m(NaOH) = n(NaOH) \cdot M(NaOH) = 8.9 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} = 356 \text{ г}$

Теперь найдем массу 20%-го раствора щелочи:

$m_{р-ра}(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{\omega_{р-ра}(NaOH)} = \frac{356 \text{ г}}{0.2} = 1780 \text{ г}$

Ответ: объем выделившегося аммиака составляет 199.36 л; для реакции потребуется 1780 г 20%-го раствора гидроксида натрия.