Страница 50 - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

2.38. При обработке 15 г технической поваренной соли концентрированной серной кислотой выделилось 5,6 л газа (н. у.). Рассчитайте массовую долю (в процентах) примесей в технической поваренной соли.

Дано:

$m_{\text{техн.}}(\text{NaCl}) = 15 \text{ г}$

$V(\text{газа}) = 5,6 \text{ л (н. у.)}$

Найти:

$\omega(\text{примесей}) - ?$

Решение:

При обработке технической поваренной соли (основное вещество - хлорид натрия, $\text{NaCl}$) концентрированной серной кислотой ($\text{H}_2\text{SO}_4$) происходит химическая реакция. В результате реакции выделяется газообразный хлороводород ($\text{HCl}$). Предполагается, что примеси, содержащиеся в технической соли, не реагируют с серной кислотой с выделением газа.

Уравнение реакции можно записать так:

$\text{NaCl} + \text{H}_2\text{SO}_4(\text{конц.}) \rightarrow \text{NaHSO}_4 + \text{HCl}\uparrow$

Или при сильном нагревании:

$2\text{NaCl} + \text{H}_2\text{SO}_4(\text{конц.}) \xrightarrow{t} \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\text{HCl}\uparrow$

В обоих случаях из 1 моль $\text{NaCl}$ образуется 1 моль $\text{HCl}$ (во втором уравнении из 2 моль $\text{NaCl}$ образуется 2 моль $\text{HCl}$, что соответствует соотношению 1:1). Используем это мольное соотношение для расчетов.

1. Найдем количество вещества (в молях) выделившегося газа ($\text{HCl}$). Поскольку объем газа дан при нормальных условиях (н. у.), мы можем использовать молярный объем газа, который при н. у. составляет $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$.

$n(\text{HCl}) = \frac{V(\text{HCl})}{V_m} = \frac{5,6 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,25 \text{ моль}$

2. Согласно стехиометрии реакции, количество вещества чистого хлорида натрия, вступившего в реакцию, равно количеству вещества выделившегося хлороводорода.

$n(\text{NaCl}) = n(\text{HCl}) = 0,25 \text{ моль}$

3. Рассчитаем массу чистого хлорида натрия, который прореагировал. Для этого вычислим молярную массу $\text{NaCl}$.

$M(\text{NaCl}) = M(\text{Na}) + M(\text{Cl}) = 23 + 35,5 = 58,5 \text{ г/моль}$

Теперь найдем массу чистого $\text{NaCl}$:

$m_{\text{чист.}}(\text{NaCl}) = n(\text{NaCl}) \cdot M(\text{NaCl}) = 0,25 \text{ моль} \cdot 58,5 \text{ г/моль} = 14,625 \text{ г}$

4. Зная массу всего образца технической соли и массу чистого $\text{NaCl}$ в нем, найдем массу примесей.

$m(\text{примесей}) = m_{\text{техн.}}(\text{NaCl}) - m_{\text{чист.}}(\text{NaCl}) = 15 \text{ г} - 14,625 \text{ г} = 0,375 \text{ г}$

5. Рассчитаем массовую долю примесей (в процентах) в технической поваренной соли.

$\omega(\text{примесей}) = \frac{m(\text{примесей})}{m_{\text{техн.}}(\text{NaCl})} \cdot 100\% = \frac{0,375 \text{ г}}{15 \text{ г}} \cdot 100\% = 0,025 \cdot 100\% = 2,5\%$

Ответ: массовая доля примесей в технической поваренной соли составляет 2,5%.

2.39. Определите, какое количество вещества оксида углерода(IV) получится при сжигании 64 г метана, содержащего 10% примесей.

Дано:

$m(\text{смеси}) = 64 \text{ г} = 0.064 \text{ кг}$

$\omega(\text{примесей}) = 10\% = 0.1$

Найти:

$n(\text{CO}_2) - ?$

Решение:

1. В первую очередь определим массу чистого метана в предоставленной смеси. Если массовая доля примесей составляет 10%, то массовая доля чистого метана ($CH_4$) равна:

$\omega(\text{CH}_4) = 100\% - \omega(\text{примесей}) = 100\% - 10\% = 90\% = 0.9$

Теперь можно рассчитать массу чистого метана:

$m(\text{CH}_4) = m(\text{смеси}) \cdot \omega(\text{CH}_4) = 64 \text{ г} \cdot 0.9 = 57.6 \text{ г}$

2. Запишем уравнение химической реакции горения метана. При сгорании метана в кислороде образуются оксид углерода(IV) и вода:

$CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$

3. Вычислим молярную массу метана ($CH_4$), используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы (C ≈ 12 г/моль, H ≈ 1 г/моль):

$M(\text{CH}_4) = Ar(\text{C}) + 4 \cdot Ar(\text{H}) = 12 + 4 \cdot 1 = 16 \text{ г/моль}$

4. Теперь найдем количество вещества (число моль) чистого метана, которое участвует в реакции, по формуле $n = m/M$:

$n(\text{CH}_4) = \frac{m(\text{CH}_4)}{M(\text{CH}_4)} = \frac{57.6 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} = 3.6 \text{ моль}$

5. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, из 1 моль метана ($CH_4$) образуется 1 моль оксида углерода(IV) ($CO_2$). Это означает, что их количества вещества соотносятся как 1:1.

$\frac{n(\text{CH}_4)}{1} = \frac{n(\text{CO}_2)}{1}$

Следовательно, количество вещества оксида углерода(IV) равно количеству вещества сгоревшего метана:

$n(\text{CO}_2) = n(\text{CH}_4) = 3.6 \text{ моль}$

Ответ: количество вещества оксида углерода(IV) равно 3,6 моль.

2.40. Технический карбид кальция массой 20 г, содержащий 5% примесей, обработали избытком воды. Полученный ацетилен пропустили вместе с водородом над никелевым катализатором. Вычислите объем этана (н. у.), выделившегося при этом.

Дано:

$m_{\text{техн.}}(CaC_2) = 20 \text{ г}$

$\omega_{\text{примесей}} = 5\% = 0.05$

Найти:

$V(C_2H_6)_{\text{н.у.}} - ?$

Решение:

Первым шагом определим массу чистого карбида кальция ($CaC_2$) в техническом образце. Массовая доля чистого вещества составляет $100\% - 5\% = 95\%$.

$m(CaC_2) = m_{\text{техн.}}(CaC_2) \times (1 - \omega_{\text{примесей}}) = 20 \text{ г} \times 0.95 = 19 \text{ г}$

Далее происходит последовательность двух химических реакций.

1) Гидролиз карбида кальция с образованием ацетилена ($C_2H_2$):

$CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2\uparrow + Ca(OH)_2$

2) Гидрирование полученного ацетилена водородом до этана ($C_2H_6$) на никелевом катализаторе:

$C_2H_2 + 2H_2 \xrightarrow{Ni} C_2H_6$

Для расчета объема этана необходимо найти его количество вещества. Расчет будем вести по цепочке превращений.

Вычислим молярную массу карбида кальция:

$M(CaC_2) = 40 + 2 \times 12 = 64 \text{ г/моль}$

Найдем количество вещества чистого карбида кальция, вступившего в реакцию:

$n(CaC_2) = \frac{m(CaC_2)}{M(CaC_2)} = \frac{19 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 0.296875 \text{ моль}$

Из уравнений реакций следует, что соотношение количеств веществ $CaC_2$, $C_2H_2$ и $C_2H_6$ равно 1:1:1.

$n(CaC_2) : n(C_2H_2) : n(C_2H_6) = 1:1:1$

Следовательно, количество вещества образовавшегося этана равно количеству вещества исходного карбида кальция:

$n(C_2H_6) = n(CaC_2) = 0.296875 \text{ моль}$

Теперь вычислим объем этана при нормальных условиях (н. у.), где молярный объем газа $V_m$ равен 22.4 л/моль:

$V(C_2H_6) = n(C_2H_6) \times V_m = 0.296875 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 6.65 \text{ л}$

Ответ: объем выделившегося этана составляет 6.65 л.

2.41. Определите, какой объем оксида углерода(II) (н. у.) выделится при взаимодействии оксида углерода(IV) с 20 г кокса, содержащего 2% примесей.

Дано:

$m(\text{кокса}) = 20 \text{ г}$
$\omega(\text{примесей}) = 2\% = 0.02$

Найти:

$V(CO) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции взаимодействия оксида углерода(IV) с коксом (углеродом). В результате реакции образуется оксид углерода(II): $$CO_2 + C \rightarrow 2CO$$

2. Рассчитаем массу чистого углерода в 20 г кокса. Сначала найдем массовую долю чистого углерода: $$\omega(C) = 100\% - \omega(\text{примесей}) = 100\% - 2\% = 98\% \text{ или } 0.98$$ Теперь определим массу чистого углерода, вступившего в реакцию: $$m(C) = m(\text{кокса}) \cdot \omega(C) = 20 \text{ г} \cdot 0.98 = 19.6 \text{ г}$$

3. Найдем количество вещества чистого углерода. Молярная масса углерода $M(C) = 12 \text{ г/моль}$. $$n(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{19.6 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} \approx 1.633 \text{ моль}$$

4. По уравнению реакции найдем количество вещества образовавшегося оксида углерода(II). Из стехиометрических коэффициентов уравнения реакции следует, что количество вещества CO в два раза больше количества вещества C: $$\frac{n(C)}{1} = \frac{n(CO)}{2}$$ $$n(CO) = 2 \cdot n(C) = 2 \cdot 1.633 \text{ моль} \approx 3.266 \text{ моль}$$

5. Рассчитаем объем оксида углерода(II) при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. ($V_m$) равен 22.4 л/моль. $$V(CO) = n(CO) \cdot V_m = 3.266 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} \approx 73.17 \text{ л}$$

Ответ: объем выделившегося оксида углерода(II) составляет 73.17 л.

2.42. Определите массу эфира, образующегося при взаимодействии метилового спирта с 10 г муравьиной кислоты, содержащей 1% примесей.

Дано:

$m(\text{смеси HCOOH}) = 10 \text{ г}$

$\omega(\text{примесей}) = 1\%$

Найти:

$m(\text{эфира}) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции этерификации между муравьиной кислотой ($HCOOH$) и метиловым спиртом ($CH_3OH$). В результате реакции образуется сложный эфир — метилформиат ($HCOOCH_3$) — и вода. Так как количество метилового спирта не указано, считаем, что он взят в избытке, и расчет ведется по муравьиной кислоте.

$HCOOH + CH_3OH \leftrightarrow HCOOCH_3 + H_2O$

2. Определим массу чистой муравьиной кислоты, содержащейся в 10 г смеси. Массовая доля чистой кислоты составляет:

$\omega(\text{чист. HCOOH}) = 100\% - 1\% = 99\% = 0.99$

Масса чистой муравьиной кислоты:

$m(\text{HCOOH}) = m(\text{смеси}) \cdot \omega(\text{чист. HCOOH}) = 10 \text{ г} \cdot 0.99 = 9.9 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярные массы муравьиной кислоты ($HCOOH$) и метилформиата ($HCOOCH_3$), используя относительные атомные массы элементов ($Ar(H)=1, Ar(C)=12, Ar(O)=16$):

$M(HCOOH) = 1 \cdot Ar(C) + 2 \cdot Ar(H) + 2 \cdot Ar(O) = 1 \cdot 12 + 2 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 46 \text{ г/моль}$

$M(HCOOCH_3) = 2 \cdot Ar(C) + 4 \cdot Ar(H) + 2 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 60 \text{ г/моль}$

4. На основе уравнения реакции составим пропорцию для расчета массы образовавшегося эфира. Из уравнения следует, что из $1 \text{ моль}$ ($46 \text{ г}$) муравьиной кислоты образуется $1 \text{ моль}$ ($60 \text{ г}$) метилформиата. Тогда из $9.9 \text{ г}$ муравьиной кислоты образуется $x$ г эфира.

$\frac{9.9 \text{ г (HCOOH)}}{46 \text{ г/моль (HCOOH)}} = \frac{x \text{ г (HCOOCH}_3\text{)}}{60 \text{ г/моль (HCOOCH}_3\text{)}}$

Решим пропорцию относительно $x$:

$x = \frac{9.9 \text{ г} \cdot 60 \text{ г/моль}}{46 \text{ г/моль}} = \frac{594}{46} \text{ г} \approx 12.91 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшегося эфира составляет 12,91 г.

2.43. Сероводород объемом 5 л (н. у.), содержащий 2% примеси, пропустили через раствор сульфата меди(II). Вычислите, какое вещество выпало в осадок. Определите массу и количество вещества образовавшегося осадка.

Дано:

$V_{смеси}(H_2S) = 5$ л

$\omega(примесей) = 2\% = 0.02$

Условия: н. у. (нормальные условия)

Найти:

Вещество-осадок - ?

$n(осадка)$ - ?

$m(осадка)$ - ?

Решение:

Запишем уравнение реакции взаимодействия сероводорода с раствором сульфата меди(II):

$H_2S + CuSO_4 \rightarrow CuS \downarrow + H_2SO_4$

Какое вещество выпало в осадок

В ходе реакции обмена образуется сульфид меди(II) ($CuS$), который, согласно таблице растворимости, является нерастворимым в воде веществом и выпадает в виде черного осадка.

Ответ: в осадок выпал сульфид меди(II) ($CuS$).

Определите массу и количество вещества образовавшегося осадка

1. Найдем объем чистого сероводорода ($H_2S$), который прореагировал. Объемная доля примесей в газе составляет 2%, следовательно, объемная доля чистого $H_2S$ равна $100\% - 2\% = 98\%$.

$V(H_2S) = V_{смеси} \times (1 - \omega(примесей)) = 5 \text{ л} \times (1 - 0.02) = 4.9$ л

2. Рассчитаем количество вещества сероводорода. При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа $V_m$ равен 22.4 л/моль.

$n(H_2S) = \frac{V(H_2S)}{V_m} = \frac{4.9 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 0.21875$ моль

3. Согласно уравнению реакции, количества веществ сероводорода и сульфида меди(II) соотносятся как 1:1 ($n(H_2S) : n(CuS) = 1:1$). Следовательно, количество вещества образовавшегося осадка $CuS$ равно:

$n(CuS) = n(H_2S) \approx 0.21875$ моль

4. Вычислим молярную массу сульфида меди(II) ($CuS$), используя относительные атомные массы элементов:

$M(CuS) = Ar(Cu) + Ar(S) = 64 \text{ г/моль} + 32 \text{ г/моль} = 96$ г/моль

5. Найдем массу осадка $CuS$, умножив количество вещества на молярную массу.

$m(CuS) = n(CuS) \times M(CuS) = 0.21875 \text{ моль} \times 96 \text{ г/моль} = 21$ г

Округляя количество вещества до двух значащих цифр (в соответствии с точностью данных в условии), получаем $n(CuS) \approx 0.22$ моль.

Ответ: количество вещества осадка $n(CuS) \approx 0.22$ моль; масса осадка $m(CuS) = 21$ г.

2.44. Вычислите, какой объем кислорода (н. у.) выделится при прокаливании 12,8 г перманганата калия, содержащего 1,25% примесей.

Дано:

Масса образца перманганата калия $m_{обр} = 0,0128 \text{ кг}$

Массовая доля примесей $\omega_{прим} = 0,0125$

Найти:

Объем кислорода $V(O_2)$ (н. у.)

Решение:

1. Первым шагом определим массу чистого перманганата калия ($KMnO_4$) в образце. Исходная масса образца составляет 12,8 г, а массовая доля примесей — 1,25%.

Массовая доля чистого $KMnO_4$ равна:

$\omega(KMnO_4) = 100\% - \omega_{прим} = 100\% - 1,25\% = 98,75\%$

Теперь вычислим массу чистого вещества, используя массу образца в граммах для удобства:

$m(KMnO_4) = m_{обр} \cdot \frac{\omega(KMnO_4)}{100\%} = 12,8 \text{ г} \cdot \frac{98,75\%}{100\%} = 12,64 \text{ г}$

2. Запишем уравнение реакции термического разложения (прокаливания) перманганата калия. При нагревании он разлагается на манганат калия, диоксид марганца и кислород:

$2KMnO_4 \xrightarrow{t} K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2 \uparrow$

3. Рассчитаем молярную массу перманганата калия ($KMnO_4$).

$M(KMnO_4) = M(K) + M(Mn) + 4 \cdot M(O) \approx 39 + 55 + 4 \cdot 16 = 158 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (число моль) чистого $KMnO_4$, которое вступило в реакцию:

$n(KMnO_4) = \frac{m(KMnO_4)}{M(KMnO_4)} = \frac{12,64 \text{ г}}{158 \text{ г/моль}} = 0,08 \text{ моль}$

5. Согласно уравнению реакции, из 2 моль $KMnO_4$ образуется 1 моль $O_2$. Определим количество вещества выделившегося кислорода:

$n(O_2) = \frac{1}{2} n(KMnO_4) = \frac{0,08 \text{ моль}}{2} = 0,04 \text{ моль}$

6. Вычислим объем кислорода при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем идеального газа при н. у. ($V_m$) составляет 22,4 л/моль.

$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 0,04 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 0,896 \text{ л}$

Ответ: объем выделившегося кислорода (н. у.) составляет 0,896 л.

2.45. При пропускании воздуха объемом $2 \text{ м}^3$ (н. у.) через раствор гидроксида кальция образовался карбонат кальция массой 3 г. Определите объемную долю (в процентах) оксида углерода(IV) в воздухе.

Дано:

$V(\text{воздуха}) = 2 \text{ м}^3$

$m(CaCO_3) = 3 \text{ г}$

Условия: нормальные (н. у.)

$V(\text{воздуха}) = 2 \text{ м}^3 = 2 \times 1000 \text{ л} = 2000 \text{ л}$

Найти:

$\phi(CO_2)$ — ?

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции, протекающей при пропускании воздуха, содержащего оксид углерода(IV) ($CO_2$), через раствор гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$):

$CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

В результате реакции образуется осадок белого цвета — карбонат кальция ($CaCO_3$).

2. Рассчитаем молярную массу карбоната кальция ($CaCO_3$).

$M(CaCO_3) = Ar(Ca) + Ar(C) + 3 \times Ar(O) = 40 \text{ г/моль} + 12 \text{ г/моль} + 3 \times 16 \text{ г/моль} = 100 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (в молях) образовавшегося карбоната кальция, зная его массу.

$n(CaCO_3) = \frac{m(CaCO_3)}{M(CaCO_3)} = \frac{3 \text{ г}}{100 \text{ г/моль}} = 0.03 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции видно, что оксид углерода(IV) и карбонат кальция находятся в мольном соотношении 1:1. Это означает, что количество вещества прореагировавшего $CO_2$ равно количеству вещества образовавшегося $CaCO_3$.

$n(CO_2) = n(CaCO_3) = 0.03 \text{ моль}$

5. Рассчитаем объем, который занимал оксид углерода(IV) в составе воздуха. Так как условия нормальные (н. у.), молярный объем газа ($V_m$) равен 22,4 л/моль.

$V(CO_2) = n(CO_2) \times V_m = 0.03 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 0.672 \text{ л}$

6. Теперь мы можем определить объемную долю ($\phi$) оксида углерода(IV) в воздухе. Объемная доля — это отношение объема компонента к общему объему смеси, выраженное в процентах.

$\phi(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V(\text{воздуха})} \times 100\%$

Объем воздуха был дан в кубических метрах, переведем его в литры для согласованности единиц: $V(\text{воздуха}) = 2 \text{ м}^3 = 2000 \text{ л}$.

$\phi(CO_2) = \frac{0.672 \text{ л}}{2000 \text{ л}} \times 100\% = 0.000336 \times 100\% = 0.0336\%$

Ответ: объемная доля оксида углерода(IV) в воздухе составляет 0,0336%.

2.46. Определите, какой объем сероводорода (н. у.) образуется при взаимодействии 19,36 г сульфида железа(II), содержащего 10% примесей, с соляной кислотой.

Дано:

$m(\text{образца FeS}) = 19.36 \text{ г}$

$\omega(\text{примесей}) = 10\%$

Найти:

$V(H_2S) - ?$

Решение:

1. Сначала напишем уравнение химической реакции взаимодействия сульфида железа(II) с соляной кислотой. Примеси, содержащиеся в сульфиде железа, считаем нереакционноспособными по отношению к кислоте.

$FeS + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2S\uparrow$

2. В реакцию вступает только чистый сульфид железа(II). Найдем его массу в образце. Массовая доля чистого $FeS$ составляет:

$\omega(\text{чистого FeS}) = 100\% - \omega(\text{примесей}) = 100\% - 10\% = 90\% = 0.9$

Теперь вычислим массу чистого сульфида железа(II):

$m(FeS) = m(\text{образца}) \times \omega(\text{чистого FeS}) = 19.36 \text{ г} \times 0.9 = 17.424 \text{ г}$

3. Рассчитаем количество вещества (в молях) чистого сульфида железа(II). Для этого нам понадобится его молярная масса. Используя периодическую таблицу химических элементов, находим атомные массы железа и серы: $Ar(Fe) = 56$, $Ar(S) = 32$.

$M(FeS) = Ar(Fe) + Ar(S) = 56 + 32 = 88 \text{ г/моль}$

Теперь находим количество вещества:

$n(FeS) = \frac{m(FeS)}{M(FeS)} = \frac{17.424 \text{ г}}{88 \text{ г/моль}} = 0.198 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции, из 1 моль сульфида железа(II) образуется 1 моль сероводорода. Следовательно, их количества вещества соотносятся как 1:1.

$n(H_2S) = n(FeS) = 0.198 \text{ моль}$

5. На последнем этапе рассчитаем объем сероводорода, который образуется при нормальных условиях (н. у.). При н. у. молярный объем любого газа ($V_m$) составляет 22.4 л/моль.

$V(H_2S) = n(H_2S) \times V_m = 0.198 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 4.4352 \text{ л}$

Округляя до сотых, получаем $4.44$ л.

Ответ: образуется 4,44 л сероводорода.

2.47. При нагревании технического хлорида аммония, содержащего 2% примеси, с гидроксидом калия выделилось 500 мл аммиака (н. у.). Определите массу технического хлорида аммония, взятого для реакции.

Дано:

$ω(примесей) = 2\% = 0.02$
$V(NH_3) = 500 \space мл$
Условия: н. у. (нормальные условия)

$V(NH_3) = 500 \space мл = 0.5 \space л$
Молярный объем газа при н. у. $V_m = 22.4 \space л/моль$

Найти:

$m(техн. \space NH_4Cl) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции взаимодействия хлорида аммония с гидроксидом калия при нагревании. В ходе реакции образуется аммиак, хлорид калия и вода:

$NH_4Cl + KOH \xrightarrow{t} NH_3 \uparrow + KCl + H_2O$

2. Рассчитаем количество вещества (в молях) выделившегося аммиака. Поскольку газ измерен при нормальных условиях (н. у.), мы можем использовать молярный объем газов, который составляет $22.4 \space л/моль$:

$n(NH_3) = \frac{V(NH_3)}{V_m} = \frac{0.5 \space л}{22.4 \space л/моль} \approx 0.02232 \space моль$

3. Согласно уравнению реакции, стехиометрическое соотношение между хлоридом аммония ($NH_4Cl$) и аммиаком ($NH_3$) равно 1:1. Это означает, что для получения 1 моль аммиака требуется 1 моль хлорида аммония. Следовательно, количество вещества прореагировавшего чистого хлорида аммония равно количеству вещества выделившегося аммиака:

$n(чист. \space NH_4Cl) = n(NH_3) \approx 0.02232 \space моль$

4. Вычислим молярную массу хлорида аммония ($NH_4Cl$):

$M(NH_4Cl) = M(N) + 4 \cdot M(H) + M(Cl) = 14.01 + 4 \cdot 1.008 + 35.45 \approx 53.5 \space г/моль$

5. Теперь найдем массу чистого хлорида аммония, которая потребовалась для реакции:

$m(чист. \space NH_4Cl) = n(чист. \space NH_4Cl) \cdot M(NH_4Cl) \approx 0.02232 \space моль \cdot 53.5 \space г/моль \approx 1.194 \space г$

6. В условии сказано, что технический хлорид аммония содержит 2% примесей. Это значит, что массовая доля чистого $NH_4Cl$ в техническом образце составляет:

$ω(чист. \space NH_4Cl) = 100\% - ω(примесей) = 100\% - 2\% = 98\% \space или \space 0.98$

7. Наконец, определим массу исходного технического хлорида аммония, разделив массу чистого вещества на его массовую долю в образце:

$m(техн. \space NH_4Cl) = \frac{m(чист. \space NH_4Cl)}{ω(чист. \space NH_4Cl)} \approx \frac{1.194 \space г}{0.98} \approx 1.22 \space г$

Ответ: масса технического хлорида аммония, взятого для реакции, составляет 1.22 г.

2.48. Определите, какой объем хлороводорода (н. у.) выделится при взаимодействии 300 г хлорида натрия, содержащего 22% примеси, с концентрированной серной кислотой.

Дано:

$m_{образца}(NaCl) = 300$ г

$\omega_{примесей} = 22\% = 0.22$

Условия: н. у. (нормальные условия)

Найти:

$V(HCl) - ?$

Решение:

1. Сначала определим массу чистого хлорида натрия ($NaCl$) в образце. Массовая доля чистого вещества составляет:

$\omega(NaCl) = 100\% - \omega_{примесей} = 100\% - 22\% = 78\% = 0.78$

2. Найдем массу чистого хлорида натрия, который будет участвовать в реакции:

$m(NaCl) = m_{образца}(NaCl) \times \omega(NaCl) = 300 \text{ г} \times 0.78 = 234 \text{ г}$

3. Составим уравнение реакции взаимодействия хлорида натрия с концентрированной серной кислотой. При слабом нагревании твердого хлорида натрия с концентрированной серной кислотой образуется гидросульфат натрия и выделяется газообразный хлороводород:

$NaCl + H_2SO_4 \text{(конц.)} \rightarrow NaHSO_4 + HCl \uparrow$

4. Рассчитаем молярную массу хлорида натрия ($NaCl$):

$M(NaCl) = M(Na) + M(Cl) = 23 + 35.5 = 58.5 \text{ г/моль}$

5. Найдем количество вещества (число молей) хлорида натрия, вступившего в реакцию:

$n(NaCl) = \frac{m(NaCl)}{M(NaCl)} = \frac{234 \text{ г}}{58.5 \text{ г/моль}} = 4 \text{ моль}$

6. По уравнению реакции, стехиометрическое соотношение между хлоридом натрия и хлороводородом составляет 1:1. Это означает, что количество вещества выделившегося хлороводорода равно количеству вещества прореагировавшего хлорида натрия:

$n(HCl) = n(NaCl) = 4 \text{ моль}$

7. Определим объем хлороводорода, который выделится при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. ($V_m$) равен 22.4 л/моль.

$V(HCl) = n(HCl) \times V_m = 4 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 89.6 \text{ л}$

Ответ: выделится 89.6 л хлороводорода.