Номер 3, страница 74 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

3. Найдите объём аммиака (н. у.) и массу 80%-ного раствора азотной кислоты, необходимых для получения 320 кг аммиачной селитры ($ \text{NH}_4\text{NO}_3 $).

Дано:

Решение:

Дано:

Масса аммиачной селитры $m(NH_4NO_3) = 320 \text{ кг}$
Массовая доля раствора азотной кислоты $\omega(HNO_3) = 80\% = 0.8$
Условия для аммиака - нормальные (н. у.)

Перевод в СИ:
$m(NH_4NO_3) = 320 \text{ кг}$

Найти:
$V(NH_3)$ - ?
$m_{р-ра}(HNO_3)$ - ?

Решение:

1. Составим уравнение реакции получения нитрата аммония (аммиачной селитры) из аммиака и азотной кислоты:
$NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, используя целочисленные значения относительных атомных масс: $Ar(N) = 14$, $Ar(H) = 1$, $Ar(O) = 16$. Для удобства расчетов будем использовать киломоли (кмоль) и килограммы (кг).
Молярная масса нитрата аммония:
$M(NH_4NO_3) = 14 + 4 \cdot 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 80 \text{ кг/кмоль}$.
Молярная масса аммиака:
$M(NH_3) = 14 + 3 \cdot 1 = 17 \text{ кг/кмоль}$.
Молярная масса азотной кислоты:
$M(HNO_3) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63 \text{ кг/кмоль}$.

3. Найдем количество вещества (в киломолях) полученного нитрата аммония:
$n(NH_4NO_3) = \frac{m(NH_4NO_3)}{M(NH_4NO_3)} = \frac{320 \text{ кг}}{80 \text{ кг/кмоль}} = 4 \text{ кмоль}$.

4. Согласно уравнению реакции, стехиометрические коэффициенты перед реагентами и продуктом равны 1. Следовательно, их количества веществ соотносятся как 1:1:1.
$n(NH_3) = n(HNO_3) = n(NH_4NO_3) = 4 \text{ кмоль}$.

Объём аммиака (н. у.)

Для нахождения объёма аммиака (газ) при нормальных условиях (н. у.) используем молярный объём газов $V_m = 22.4 \text{ м³/кмоль}$.
$V(NH_3) = n(NH_3) \cdot V_m = 4 \text{ кмоль} \cdot 22.4 \frac{\text{м³}}{\text{кмоль}} = 89.6 \text{ м³}$.

Ответ: объём аммиака, необходимый для реакции, составляет $89.6 \text{ м³}$ (при н. у.).

Масса 80%-ного раствора азотной кислоты

Сначала вычислим массу чистой азотной кислоты, необходимой для реакции:
$m(HNO_3) = n(HNO_3) \cdot M(HNO_3) = 4 \text{ кмоль} \cdot 63 \frac{\text{кг}}{\text{кмоль}} = 252 \text{ кг}$.
Далее, зная массу чистого вещества и его массовую долю, рассчитаем массу 80%-ного раствора азотной кислоты:
$m_{р-ра}(HNO_3) = \frac{m(HNO_3)}{\omega(HNO_3)} = \frac{252 \text{ кг}}{0.80} = 315 \text{ кг}$.

Ответ: масса 80%-ного раствора азотной кислоты, необходимого для реакции, составляет $315 \text{ кг}$.