Номер 1.21, страница 39, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

1.21. Определите массу аммиака, вступившего в реакцию с серной кислотой, если было получено 2 т сульфата аммония.

Дано:

масса сульфата аммония $m((NH_4)_2SO_4) = 2 \text{ т}$

Перевод в систему СИ:
В данном случае расчет удобнее вести в тоннах, но для полноты решения переведем массу в граммы:
$m((NH_4)_2SO_4) = 2 \text{ т} = 2 \cdot 10^3 \text{ кг} = 2 \cdot 10^6 \text{ г}$

Найти:

массу аммиака $m(NH_3)$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение химической реакции взаимодействия аммиака с серной кислотой с образованием сульфата аммония и расставим стехиометрические коэффициенты:

$2NH_3 + H_2SO_4 \rightarrow (NH_4)_2SO_4$

Из уравнения реакции следует, что из 2 моль аммиака ($NH_3$) образуется 1 моль сульфата аммония ($(NH_4)_2SO_4$).

2. Рассчитаем молярные массы аммиака и сульфата аммония, используя относительные атомные массы элементов из Периодической системы Д.И. Менделеева (округлим до целых: N - 14, H - 1, S - 32, O - 16).

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

Молярная масса сульфата аммония: $M((NH_4)_2SO_4) = 2 \cdot (14 + 4 \cdot 1) + 32 + 4 \cdot 16 = 2 \cdot 18 + 32 + 64 = 132 \text{ г/моль}$.

3. Теперь можно решить задачу двумя способами.

Способ 1: через составление пропорции по массам.

Согласно уравнению реакции, для получения 1 моль (132 г) сульфата аммония необходимо 2 моль ( $2 \cdot 17 = 34$ г) аммиака.

Составим пропорцию, используя массы веществ. Обозначим искомую массу аммиака за $x$. Удобно вести расчет в тоннах.

Из $34$ т $NH_3$ образуется $132$ т $(NH_4)_2SO_4$.
Из $x$ т $NH_3$ образуется $2$ т $(NH_4)_2SO_4$.

Пропорция: $\frac{x \text{ т}}{34} = \frac{2 \text{ т}}{132}$

Решим уравнение относительно $x$: $x = \frac{2 \cdot 34}{132} = \frac{68}{132} \approx 0.51515... \text{ т}$

Способ 2: через количество вещества (моль).

а) Найдем количество вещества ($n$) сульфата аммония массой 2 т ($2 \cdot 10^6$ г):

$n((NH_4)_2SO_4) = \frac{m((NH_4)_2SO_4)}{M((NH_4)_2SO_4)} = \frac{2 \cdot 10^6 \text{ г}}{132 \text{ г/моль}} \approx 15151.5 \text{ моль}$

б) По уравнению реакции, количество вещества аммиака в 2 раза больше количества вещества сульфата аммония:

$n(NH_3) = 2 \cdot n((NH_4)_2SO_4) = 2 \cdot 15151.5 \text{ моль} \approx 30303 \text{ моль}$

в) Найдем массу этого количества аммиака:

$m(NH_3) = n(NH_3) \cdot M(NH_3) = 30303 \text{ моль} \cdot 17 \text{ г/моль} \approx 515151 \text{ г}$

Переведем массу из граммов в тонны: $515151 \text{ г} = 515.151 \text{ кг} \approx 0.515 \text{ т}$

Оба способа дают одинаковый результат. Округлим его до тысячных.

Ответ: масса аммиака, вступившего в реакцию, составляет примерно 0,515 т.