Номер 5, страница 205 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

5. Определите количество вещества, объём (н. у.) и массу аммиака, необходимого для получения 250 кг сульфата аммония, используемого в качестве удобрения.

Дано:

$m((NH_4)_2SO_4) = 250 \text{ кг}$

Справочные данные и перевод в систему СИ:

$M(NH_3) = 17 \text{ г/моль} = 17 \times 10^{-3} \text{ кг/моль}$
$M((NH_4)_2SO_4) = 132 \text{ г/моль} = 132 \times 10^{-3} \text{ кг/моль}$
$V_m = 22.4 \text{ л/моль} = 22.4 \times 10^{-3} \text{ м³/моль}$ (молярный объем газа при нормальных условиях)

Найти:

$n(NH_3) - ?$
$V(NH_3) \text{ (н. у.)} - ?$
$m(NH_3) - ?$

Решение:

Процесс получения сульфата аммония, используемого в качестве удобрения, можно описать следующим уравнением реакции между аммиаком и серной кислотой:

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

Прежде всего, рассчитаем количество вещества (число молей) для 250 кг сульфата аммония. Используем для этого молярную массу сульфата аммония, которую можно рассчитать по таблице Менделеева (атомные массы округляем до целых: N=14, H=1, S=32, O=16):

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

Теперь найдем количество вещества сульфата аммония:

$n((NH_4)_2SO_4) = \frac{m((NH_4)_2SO_4)}{M((NH_4)_2SO_4)} = \frac{250 \text{ кг}}{132 \times 10^{-3} \text{ кг/моль}} \approx 1893.94 \text{ моль}$

Используя это значение, мы можем найти все требуемые величины для аммиака.

Количество вещества аммиака

Из уравнения реакции следует, что для образования 1 моль сульфата аммония необходимо 2 моль аммиака. Стехиометрическое соотношение $n(NH_3) : n((NH_4)_2SO_4) = 2 : 1$.

$n(NH_3) = 2 \cdot n((NH_4)_2SO_4) = 2 \cdot 1893.94 \text{ моль} \approx 3787.88 \text{ моль}$

Ответ: количество вещества аммиака, необходимое для реакции, составляет примерно $3788 \text{ моль}$.

Объём (н. у.) аммиака

Объем аммиака при нормальных условиях (н. у.) определяется умножением количества вещества на молярный объем газа при н. у., который равен $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$ или $22.4 \times 10^{-3} \text{ м³/моль}$.

$V(NH_3) = n(NH_3) \cdot V_m = 3787.88 \text{ моль} \cdot 22.4 \times 10^{-3} \text{ м³/моль} \approx 84.8485 \text{ м³}$

Ответ: объем аммиака при нормальных условиях составляет примерно $84.85 \text{ м³}$.

Масса аммиака

Массу аммиака можно найти, умножив его количество вещества на его молярную массу ($M(NH_3) = 17 \text{ г/моль} = 17 \times 10^{-3} \text{ кг/моль}$).

$m(NH_3) = n(NH_3) \cdot M(NH_3) = 3787.88 \text{ моль} \cdot 17 \times 10^{-3} \text{ кг/моль} \approx 64.394 \text{ кг}$

Ответ: масса необходимого аммиака составляет примерно $64.4 \text{ кг}$.