Номер 24, страница 8 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 1. Задачи на вычисление количества, массы или объёма продукта реакции, если одно из исходных веществ взято в избытке - номер 24, страница 8.

Условие.

24. Нитрит калия массой 8,5 г внесли при нагревании в 270 г раствора бромида аммония с массовой долей 12 %. Какой объём азота выделится при этом и чему будет равна массовая доля бромида аммония в получившемся растворе?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(KNO_2) = 8,5 \text{ г} = 0,0085 \text{ кг}$
$m_{р-ра}(NH_4Br) = 270 \text{ г} = 0,270 \text{ кг}$
$w_{исх.}(NH_4Br) = 12\% = 0,12$

Найти:

$V(N_2)$ - ?
$w_{конечн.}(NH_4Br)$ - ?

Решение:

1. Составим уравнение реакции. При нагревании нитрит калия реагирует с бромидом аммония с образованием газообразного азота, бромида калия и воды:

$KNO_2 + NH_4Br \xrightarrow{t} N_2 \uparrow + KBr + 2H_2O$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, используя округленные до целых атомные массы из Периодической системы (K=39, N=14, O=16, H=1, Br=80):

$M(KNO_2) = 39 + 14 + 2 \cdot 16 = 85$ г/моль

$M(NH_4Br) = 14 + 4 \cdot 1 + 80 = 98$ г/моль

$M(N_2) = 2 \cdot 14 = 28$ г/моль

3. Найдем количество вещества (моль) исходных реагентов, чтобы определить, который из них в недостатке.

Количество вещества нитрита калия:

$n(KNO_2) = \frac{m(KNO_2)}{M(KNO_2)} = \frac{8,5 \text{ г}}{85 \text{ г/моль}} = 0,1$ моль

Масса чистого бромида аммония в исходном растворе:

$m_{исх.}(NH_4Br) = m_{р-ра}(NH_4Br) \cdot w_{исх.}(NH_4Br) = 270 \text{ г} \cdot 0,12 = 32,4$ г

Количество вещества бромида аммония:

$n_{исх.}(NH_4Br) = \frac{m_{исх.}(NH_4Br)}{M(NH_4Br)} = \frac{32,4 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} \approx 0,331$ моль

4. Сравним количество моль реагентов. Согласно уравнению реакции, они реагируют в соотношении 1:1.

$n(KNO_2) : n_{исх.}(NH_4Br)$

$0,1 \text{ моль} < 0,331 \text{ моль}$

Нитрит калия ($KNO_2$) находится в недостатке, поэтому он прореагирует полностью, и дальнейшие расчеты будут вестись по нему.

Какой объём азота выделится при этом

По уравнению реакции, из 1 моль $KNO_2$ образуется 1 моль $N_2$. Следовательно, количество вещества азота равно количеству вещества прореагировавшего нитрита калия:

$n(N_2) = n(KNO_2) = 0,1$ моль

Объем газа рассчитаем для нормальных условий (н.у.), где молярный объем $V_m = 22,4$ л/моль:

$V(N_2) = n(N_2) \cdot V_m = 0,1 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 2,24$ л

Ответ: объём выделившегося азота составляет 2,24 л.

чему будет равна массовая доля бромида аммония в получившемся растворе?

1. Определим массу бромида аммония, вступившего в реакцию. Так как реагенты реагируют в соотношении 1:1, количество прореагировавшего $NH_4Br$ равно количеству $KNO_2$:

$n_{прореаг.}(NH_4Br) = n(KNO_2) = 0,1$ моль

$m_{прореаг.}(NH_4Br) = n_{прореаг.}(NH_4Br) \cdot M(NH_4Br) = 0,1 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 9,8$ г

2. Найдем массу бромида аммония, оставшуюся в растворе после реакции:

$m_{ост.}(NH_4Br) = m_{исх.}(NH_4Br) - m_{прореаг.}(NH_4Br) = 32,4 \text{ г} - 9,8 \text{ г} = 22,6$ г

3. Рассчитаем массу конечного раствора. Она складывается из массы исходного раствора $NH_4Br$ и массы добавленного $KNO_2$ за вычетом массы выделившегося газа $N_2$.

Масса выделившегося азота:

$m(N_2) = n(N_2) \cdot M(N_2) = 0,1 \text{ моль} \cdot 28 \text{ г/моль} = 2,8$ г

Масса конечного раствора:

$m_{конечн. р-ра} = m_{р-ра}(NH_4Br) + m(KNO_2) - m(N_2) = 270 \text{ г} + 8,5 \text{ г} - 2,8 \text{ г} = 275,7$ г

4. Рассчитаем итоговую массовую долю бромида аммония в полученном растворе:

$w_{конечн.}(NH_4Br) = \frac{m_{ост.}(NH_4Br)}{m_{конечн. р-ра}} \cdot 100\% = \frac{22,6 \text{ г}}{275,7 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 8,20\%$

Ответ: массовая доля бромида аммония в получившемся растворе равна 8,20%.