Номер 15, страница 77 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 8. Азот, фосфор и их соединения - номер 15, страница 77.

Условие.

15. Рассчитайте объём $NH_3$ (н. у.), который может быть получен при нагревании смеси, состоящей из 18,5 г $Ca(OH)_2$ и 13,4 г $NH_4Cl$.

Решение.

Решение 2.

15. Дано:
Масса гидроксида кальция: $m(Ca(OH)_2) = 18,5$ г
Масса хлорида аммония: $m(NH_4Cl) = 13,4$ г
Условия: н. у. (нормальные условия)

Найти:
Объём аммиака $V(NH_3)$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение химической реакции, которая происходит при нагревании смеси гидроксида кальция и хлорида аммония. В результате реакции образуются хлорид кальция, аммиак и вода:

$Ca(OH)_2 + 2NH_4Cl \xrightarrow{t\degree} CaCl_2 + 2NH_3\uparrow + 2H_2O$

2. Далее рассчитаем молярные массы исходных веществ (реагентов), используя периодическую таблицу химических элементов:

Молярная масса гидроксида кальция $Ca(OH)_2$:

$M(Ca(OH)_2) = Ar(Ca) + 2 \cdot (Ar(O) + Ar(H)) = 40 + 2 \cdot (16 + 1) = 74$ г/моль

Молярная масса хлорида аммония $NH_4Cl$:

$M(NH_4Cl) = Ar(N) + 4 \cdot Ar(H) + Ar(Cl) = 14 + 4 \cdot 1 + 35,5 = 53,5$ г/моль

3. Теперь найдем количество вещества (в молях) для каждого реагента по формуле $n = m / M$:

$n(Ca(OH)_2) = \frac{m(Ca(OH)_2)}{M(Ca(OH)_2)} = \frac{18,5 \text{ г}}{74 \text{ г/моль}} = 0,25$ моль

$n(NH_4Cl) = \frac{m(NH_4Cl)}{M(NH_4Cl)} = \frac{13,4 \text{ г}}{53,5 \text{ г/моль}} \approx 0,2505$ моль

4. Поскольку реагенты даны в определенных количествах, необходимо определить, какой из них находится в недостатке (лимитирующий реагент), так как именно он определит максимальное количество продукта. Согласно уравнению реакции, 1 моль $Ca(OH)_2$ реагирует с 2 моль $NH_4Cl$.

Проверим, сколько моль $NH_4Cl$ требуется для реакции с 0,25 моль $Ca(OH)_2$:

$n_{теор}(NH_4Cl) = 2 \cdot n(Ca(OH)_2) = 2 \cdot 0,25 \text{ моль} = 0,5$ моль

По расчету, для полной реакции с гидроксидом кальция требуется 0,5 моль хлорида аммония, а в наличии имеется только $\approx 0,2505$ моль. Это означает, что хлорид аммония находится в недостатке и прореагирует полностью, а гидроксид кальция — в избытке. Дальнейшие расчеты ведем по лимитирующему реагенту — $NH_4Cl$.

5. Из уравнения реакции следует, что из 2 моль $NH_4Cl$ образуется 2 моль $NH_3$. Следовательно, их количества вещества соотносятся как 1:1.

$n(NH_3) = n(NH_4Cl) \approx 0,2505$ моль

6. На последнем этапе рассчитаем объем аммиака, который может быть получен при нормальных условиях (н. у.). При н. у. молярный объем любого газа ($V_m$) составляет 22,4 л/моль.

$V(NH_3) = n(NH_3) \cdot V_m$

$V(NH_3) = \frac{13,4}{53,5} \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 0,2505 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 5,61$ л

Ответ: объем аммиака (н. у.), который может быть получен, составляет 5,61 л.