Номер 1, страница 154 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

1. Чтобы получить аммиак массой 3,8 г, какой объем (н.у.) азота и водорода необходимо взять? Практический выход аммиака 25,12% от теоретически возможного.

Дано:

$m_{практ}(NH_3) = 3,8$ г

$\eta = 25,12\% = 0,2512$

Условия: н.у. (нормальные условия)

Найти:

$V(N_2)$ - ?

$V(H_2)$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции синтеза аммиака из азота и водорода:

$N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3$

2. В условии дана масса практически полученного аммиака ($m_{практ}$) и выход реакции ($\eta$). Чтобы найти объемы исходных веществ, необходимо все расчеты вести по теоретическому количеству продуктов. Рассчитаем теоретическую массу аммиака ($m_{теор}$), которая соответствовала бы 100% выходу реакции.

$\eta = \frac{m_{практ}}{m_{теор}} \implies m_{теор} = \frac{m_{практ}}{\eta}$

$m_{теор}(NH_3) = \frac{3,8 \text{ г}}{0,2512} \approx 15,1274$ г

3. Рассчитаем молярную массу аммиака ($NH_3$):

$M(NH_3) = 14 + 3 \cdot 1 = 17$ г/моль

4. Найдем теоретическое количество вещества (моль) аммиака, которое должно было получиться:

$n_{теор}(NH_3) = \frac{m_{теор}(NH_3)}{M(NH_3)} = \frac{15,1274 \text{ г}}{17 \text{ г/моль}} \approx 0,8898$ моль

5. По уравнению реакции определим, какое количество вещества азота и водорода необходимо для получения 0,8898 моль аммиака. Соотношение молей реагентов и продуктов: $n(N_2) : n(H_2) : n(NH_3) = 1 : 3 : 2$.

Количество вещества азота ($N_2$):

$n(N_2) = \frac{1}{2} \cdot n_{теор}(NH_3) = \frac{1}{2} \cdot 0,8898 \text{ моль} \approx 0,4449$ моль

Количество вещества водорода ($H_2$):

$n(H_2) = \frac{3}{2} \cdot n_{теор}(NH_3) = \frac{3}{2} \cdot 0,8898 \text{ моль} \approx 1,3347$ моль

6. Рассчитаем объемы газов (азота и водорода) при нормальных условиях (н.у.). Молярный объем газа при н.у. составляет $V_m = 22,4$ л/моль.

Объем азота ($N_2$):

$V(N_2) = n(N_2) \cdot V_m = 0,4449 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 9,97$ л

Объем водорода ($H_2$):

$V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 1,3347 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 29,90$ л

Ответ: необходимо взять 9,97 л азота и 29,90 л водорода.