Номер 8, страница 85 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

8. В 1960 г 5%-ного раствора серной кислоты растворили 2,24 л аммиака (н. у.). Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.

Дано:

$m(раствора\ H_2SO_4) = 1960 \ г$
$\omega(H_2SO_4) = 5\%$
$V(NH_3) = 2.24 \ л$ (н. у.)

В данном случае перевод величин в систему СИ не требуется, так как в химии для решения задач удобно использовать граммы, литры и моли.

Найти:

$\omega(соли) - ?$

Решение:

Сначала найдем массу чистой серной кислоты в исходном 5%-ном растворе. Масса раствора составляет 1960 г.
$m(H_2SO_4) = \omega(H_2SO_4) \cdot m(раствора\ H_2SO_4) = 0.05 \cdot 1960 \ г = 98 \ г$

Теперь рассчитаем количество вещества (в молях) для каждого из реагентов.
Молярная масса серной кислоты $M(H_2SO_4) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \ г/моль$.
Количество вещества серной кислоты:
$n(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)} = \frac{98 \ г}{98 \ г/моль} = 1 \ моль$

Объем аммиака дан при нормальных условиях (н. у.), поэтому для расчета его количества вещества используем молярный объем газов $V_m = 22.4 \ л/моль$.
Количество вещества аммиака:
$n(NH_3) = \frac{V(NH_3)}{V_m} = \frac{2.24 \ л}{22.4 \ л/моль} = 0.1 \ моль$

Сравним количество молей реагентов: $n(H_2SO_4) = 1 \ моль$ и $n(NH_3) = 0.1 \ моль$.
Поскольку серная кислота является двухосновной, она может реагировать с аммиаком с образованием средней соли $((NH_4)_2SO_4)$ при соотношении 1:2 или кислой соли $(NH_4HSO_4)$ при соотношении 1:1.
В нашем случае количество вещества кислоты $(1 \ моль)$ значительно превышает количество вещества аммиака $(0.1 \ моль)$, то есть кислота находится в большом избытке. В таких условиях реакция протекает с образованием кислой соли — гидросульфата аммония.
Запишем уравнение реакции:
$H_2SO_4 + NH_3 \rightarrow NH_4HSO_4$

Аммиак находится в недостатке, поэтому расчет продуктов реакции ведем по нему. Согласно уравнению, из $0.1 \ моль$ аммиака образуется $0.1 \ моль$ гидросульфата аммония.
$n(NH_4HSO_4) = n(NH_3) = 0.1 \ моль$

Вычислим массу образовавшейся соли. Для этого найдем молярную массу гидросульфата аммония $M(NH_4HSO_4)$:
$M(NH_4HSO_4) = 14 + 5 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 115 \ г/моль$
Масса соли:
$m(NH_4HSO_4) = n(NH_4HSO_4) \cdot M(NH_4HSO_4) = 0.1 \ моль \cdot 115 \ г/моль = 11.5 \ г$

Далее рассчитаем массу конечного раствора. Она складывается из массы исходного раствора серной кислоты и массы поглощенного аммиака. Найдем массу аммиака:
$M(NH_3) = 14 + 3 \cdot 1 = 17 \ г/моль$
$m(NH_3) = n(NH_3) \cdot M(NH_3) = 0.1 \ моль \cdot 17 \ г/моль = 1.7 \ г$
Масса конечного раствора:
$m(конечного\ раствора) = m(раствора\ H_2SO_4) + m(NH_3) = 1960 \ г + 1.7 \ г = 1961.7 \ г$

Наконец, рассчитаем массовую долю соли в полученном растворе по формуле:
$\omega(соли) = \frac{m(соли)}{m(конечного\ раствора)} \cdot 100\%$
$\omega(NH_4HSO_4) = \frac{11.5 \ г}{1961.7 \ г} \cdot 100\% \approx 0.586\%$

Ответ:массовая доля соли (гидросульфата аммония) в полученном растворе составляет приблизительно 0.586%.