Номер 10, страница 93 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

10. Постройте круговые диаграммы, отражающие массовые доли химических элементов в следующих солях: нитрат калия, нитрат аммония, нитрат кальция, сульфат аммония. Какую из этих солей вы бы рекомендовали использовать в качестве азотного удобрения?

Для решения задачи нам понадобятся относительные атомные массы химических элементов (округленные до целых чисел).

Дано:

Найти:

Решение:

Массовая доля элемента (ω) в веществе вычисляется по формуле:

$\omega(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(вещества)} \cdot 100\%$

где $n$ — число атомов элемента в формуле, $Ar(Э)$ — относительная атомная масса элемента, $Mr(вещества)$ — относительная молекулярная масса вещества.

Нитрат калия ($KNO_3$)

1. Вычислим относительную молекулярную массу нитрата калия:

$Mr(KNO_3) = Ar(K) + Ar(N) + 3 \cdot Ar(O) = 39 + 14 + 3 \cdot 16 = 101$

2. Вычислим массовые доли элементов:

$\omega(K) = \frac{39}{101} \cdot 100\% \approx 38,6\%$

$\omega(N) = \frac{14}{101} \cdot 100\% \approx 13,9\%$

$\omega(O) = \frac{3 \cdot 16}{101} \cdot 100\% = \frac{48}{101} \cdot 100\% \approx 47,5\%$

3. Данные для построения круговой диаграммы:

• Сектор "Калий (K)": $38,6\%$ (угол $38,6 \cdot 3,6^\circ \approx 139^\circ$)
• Сектор "Азот (N)": $13,9\%$ (угол $13,9 \cdot 3,6^\circ \approx 50^\circ$)
• Сектор "Кислород (O)": $47,5\%$ (угол $47,5 \cdot 3,6^\circ \approx 171^\circ$)

Ответ: Массовые доли элементов в нитрате калия: $\omega(K) \approx 38,6\%$, $\omega(N) \approx 13,9\%$, $\omega(O) \approx 47,5\%$.

Нитрат аммония ($NH_4NO_3$)

1. Вычислим относительную молекулярную массу нитрата аммония:

$Mr(NH_4NO_3) = 2 \cdot Ar(N) + 4 \cdot Ar(H) + 3 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 14 + 4 \cdot 1 + 3 \cdot 16 = 28 + 4 + 48 = 80$

2. Вычислим массовые доли элементов:

$\omega(N) = \frac{2 \cdot 14}{80} \cdot 100\% = \frac{28}{80} \cdot 100\% = 35,0\%$

$\omega(H) = \frac{4 \cdot 1}{80} \cdot 100\% = \frac{4}{80} \cdot 100\% = 5,0\%$

$\omega(O) = \frac{3 \cdot 16}{80} \cdot 100\% = \frac{48}{80} \cdot 100\% = 60,0\%$

3. Данные для построения круговой диаграммы:

• Сектор "Азот (N)": $35,0\%$ (угол $35,0 \cdot 3,6^\circ = 126^\circ$)
• Сектор "Водород (H)": $5,0\%$ (угол $5,0 \cdot 3,6^\circ = 18^\circ$)
• Сектор "Кислород (O)": $60,0\%$ (угол $60,0 \cdot 3,6^\circ = 216^\circ$)

Ответ: Массовые доли элементов в нитрате аммония: $\omega(N) = 35,0\%$, $\omega(H) = 5,0\%$, $\omega(O) = 60,0\%$.

Нитрат кальция ($Ca(NO_3)_2$)

1. Вычислим относительную молекулярную массу нитрата кальция:

$Mr(Ca(NO_3)_2) = Ar(Ca) + 2 \cdot (Ar(N) + 3 \cdot Ar(O)) = 40 + 2 \cdot (14 + 3 \cdot 16) = 40 + 2 \cdot 62 = 164$

2. Вычислим массовые доли элементов:

$\omega(Ca) = \frac{40}{164} \cdot 100\% \approx 24,4\%$

$\omega(N) = \frac{2 \cdot 14}{164} \cdot 100\% = \frac{28}{164} \cdot 100\% \approx 17,1\%$

$\omega(O) = \frac{2 \cdot 3 \cdot 16}{164} \cdot 100\% = \frac{96}{164} \cdot 100\% \approx 58,5\%$

3. Данные для построения круговой диаграммы:

• Сектор "Кальций (Ca)": $24,4\%$ (угол $24,4 \cdot 3,6^\circ \approx 88^\circ$)
• Сектор "Азот (N)": $17,1\%$ (угол $17,1 \cdot 3,6^\circ \approx 62^\circ$)
• Сектор "Кислород (O)": $58,5\%$ (угол $58,5 \cdot 3,6^\circ \approx 211^\circ$)

Ответ: Массовые доли элементов в нитрате кальция: $\omega(Ca) \approx 24,4\%$, $\omega(N) \approx 17,1\%$, $\omega(O) \approx 58,5\%$.

Сульфат аммония ($(NH_4)_2SO_4$)

1. Вычислим относительную молекулярную массу сульфата аммония:

$Mr((NH_4)_2SO_4) = 2 \cdot (Ar(N) + 4 \cdot Ar(H)) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) = 2 \cdot (14+4) + 32 + 4 \cdot 16 = 36 + 32 + 64 = 132$

2. Вычислим массовые доли элементов:

$\omega(N) = \frac{2 \cdot 14}{132} \cdot 100\% = \frac{28}{132} \cdot 100\% \approx 21,2\%$

$\omega(H) = \frac{2 \cdot 4 \cdot 1}{132} \cdot 100\% = \frac{8}{132} \cdot 100\% \approx 6,1\%$

$\omega(S) = \frac{32}{132} \cdot 100\% \approx 24,2\%$

$\omega(O) = \frac{4 \cdot 16}{132} \cdot 100\% = \frac{64}{132} \cdot 100\% \approx 48,5\%$

3. Данные для построения круговой диаграммы:

• Сектор "Азот (N)": $21,2\%$ (угол $21,2 \cdot 3,6^\circ \approx 76^\circ$)
• Сектор "Водород (H)": $6,1\%$ (угол $6,1 \cdot 3,6^\circ \approx 22^\circ$)
• Сектор "Сера (S)": $24,2\%$ (угол $24,2 \cdot 3,6^\circ \approx 87^\circ$)
• Сектор "Кислород (O)": $48,5\%$ (угол $48,5 \cdot 3,6^\circ \approx 175^\circ$)

Ответ: Массовые доли элементов в сульфате аммония: $\omega(N) \approx 21,2\%$, $\omega(H) \approx 6,1\%$, $\omega(S) \approx 24,2\%$, $\omega(O) \approx 48,5\%$.

Какую из этих солей вы бы рекомендовали использовать в качестве азотного удобрения?

Азотные удобрения ценятся по содержанию в них азота, который является ключевым элементом для роста и развития растений. Чтобы выбрать наиболее эффективное азотное удобрение из предложенных, сравним массовые доли азота (ω(N)) в каждой соли:

• Нитрат калия ($KNO_3$): $\omega(N) \approx 13,9\%$
• Нитрат аммония ($NH_4NO_3$): $\omega(N) = 35,0\%$
• Нитрат кальция ($Ca(NO_3)_2$): $\omega(N) \approx 17,1\%$
• Сульфат аммония ($(NH_4)_2SO_4$): $\omega(N) \approx 21,2\%$

Сравнение показывает, что наибольшая массовая доля азота содержится в нитрате аммония.

Ответ: В качестве азотного удобрения наиболее эффективно использовать нитрат аммония ($NH_4NO_3$), так как в нем самая высокая массовая доля азота (35,0%) среди представленных солей.