Задача 2, страница 247 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

Задача 2

Докажите опытным путём, что сульфат аммония и нитрат аммония нельзя смешивать с известью перед внесением этих удобрений в почву, и объясните почему. Напишите уравнения реакций.

Решение

Чтобы доказать, что аммонийные удобрения (сульфат аммония и нитрат аммония) нельзя смешивать с известью, проведем следующий эксперимент и дадим химическое объяснение наблюдаемым явлениям.

1. Экспериментальное доказательство

Для проведения опыта понадобятся: сульфат аммония ($(NH_4)_2SO_4$), нитрат аммония ($NH_4NO_3$), гашеная известь ($Ca(OH)_2$), две пробирки, вода и влажная лакмусовая бумажка (или универсальный индикатор).

1. В первую пробирку поместим небольшое количество кристаллического сульфата аммония, а во вторую — нитрата аммония.
2. В каждую пробирку добавим немного порошка гашеной извести и тщательно перемешаем содержимое.
3. Для инициирования реакции можно добавить несколько капель воды и слегка подогреть пробирки.

Наблюдение: В обеих пробирках ощущается резкий характерный запах аммиака. Если поднести к отверстию каждой пробирки влажную красную лакмусовую бумажку, она изменит свой цвет на синий. Это подтверждает выделение газа с основными свойствами — аммиака ($NH_3$).

2. Объяснение

Сульфат аммония и нитрат аммония — это соли, образованные слабой основой (гидроксидом аммония $NH_4OH$, который существует в растворе как гидрат аммиака $NH_3 \cdot H_2O$) и сильными кислотами (серной $H_2SO_4$ и азотной $HNO_3$ соответственно). Известь, в частности гашеная известь $Ca(OH)_2$, является щелочью — сильным основанием.

При смешивании солей аммония со щелочами происходит реакция ионного обмена. Более сильное основание ($Ca(OH)_2$) вытесняет более слабое основание ($NH_4OH$) из его соли. Неустойчивый гидроксид аммония тут же разлагается на газообразный аммиак и воду.

Азот в аммонийных удобрениях содержится в виде иона аммония $NH_4^+$, который усваивается растениями. В результате реакции с известью этот азот переходит в летучую форму — аммиак ($NH_3$), который улетучивается в атмосферу. Таким образом, происходит безвозвратная потеря ценного питательного элемента, и эффективность удобрения резко снижается. Именно по этой причине нельзя смешивать аммонийные удобрения со щелочными веществами (известью, золой) перед внесением в почву.

3. Уравнения реакций

• Реакция сульфата аммония с гидроксидом кальция:

  $(NH_4)_2SO_4 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaSO_4 \downarrow + 2NH_3 \uparrow + 2H_2O$

• Реакция нитрата аммония с гидроксидом кальция:

  $2NH_4NO_3 + Ca(OH)_2 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + 2NH_3 \uparrow + 2H_2O$

Ответ: Смешивать сульфат аммония и нитрат аммония с известью перед внесением в почву нельзя, так как в результате химической реакции между солью аммония и щелочью (известью) образуется газообразный аммиак ($NH_3$). Это приводит к улетучиванию азота, основного питательного компонента удобрений, и, следовательно, к потере их агрономической ценности.