Номер 55, страница 82 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

8. Азот, фосфор и их соединения. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 55, страница 82.

Условие.

55. Газ, полученный при нагревании 52,8 г сульфата аммония с избытком гидроксида натрия, был поглощен раствором, содержащим 78,4 г фосфорной кислоты. Какая соль образовалась при этом, какова её масса?

Решение.

Решение 2.

Дано:
$m((NH_4)_2SO_4) = 52,8 \text{ г}$
$m(H_3PO_4) = 78,4 \text{ г}$
$NaOH$ - в избытке

$m((NH_4)_2SO_4) = 0,0528 \text{ кг}$
$m(H_3PO_4) = 0,0784 \text{ кг}$

Найти:
Название соли - ?
$m(\text{соли}) - ?$

Решение:
1. Первым шагом является реакция между сульфатом аммония и гидроксидом натрия при нагревании. В результате этой реакции выделяется газ - аммиак ($NH_3$). Запишем уравнение реакции:
$(NH_4)_2SO_4 + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2SO_4 + 2NH_3 \uparrow + 2H_2O$

2. Рассчитаем количество вещества (моль) сульфата аммония, вступившего в реакцию. Молярная масса сульфата аммония $M((NH_4)_2SO_4)$:
$M((NH_4)_2SO_4) = 2 \times (14 + 4 \times 1) + 32 + 4 \times 16 = 132 \text{ г/моль}$
Количество вещества $n((NH_4)_2SO_4)$:
$n((NH_4)_2SO_4) = \frac{m((NH_4)_2SO_4)}{M((NH_4)_2SO_4)} = \frac{52,8 \text{ г}}{132 \text{ г/моль}} = 0,4 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции найдем количество вещества выделившегося аммиака. Согласно стехиометрическим коэффициентам, из 1 моль $(NH_4)_2SO_4$ образуется 2 моль $NH_3$:
$n(NH_3) = 2 \times n((NH_4)_2SO_4) = 2 \times 0,4 \text{ моль} = 0,8 \text{ моль}$

4. Далее аммиак поглощается раствором фосфорной кислоты. Фосфорная кислота является трехосновной, поэтому в зависимости от мольного соотношения реагентов могут образовываться разные соли: дигидрофосфат, гидрофосфат или фосфат аммония. Чтобы определить, какая соль образуется, нужно рассчитать количество вещества фосфорной кислоты.

5. Рассчитаем количество вещества фосфорной кислоты $H_3PO_4$. Молярная масса $M(H_3PO_4)$:
$M(H_3PO_4) = 3 \times 1 + 31 + 4 \times 16 = 98 \text{ г/моль}$
Количество вещества $n(H_3PO_4)$:
$n(H_3PO_4) = \frac{m(H_3PO_4)}{M(H_3PO_4)} = \frac{78,4 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} = 0,8 \text{ моль}$

6. Теперь сравним мольные количества аммиака и фосфорной кислоты:
$n(NH_3) : n(H_3PO_4) = 0,8 \text{ моль} : 0,8 \text{ моль} = 1 : 1$
Соотношение 1:1 соответствует реакции образования кислой соли — дигидрофосфата аммония:
$NH_3 + H_3PO_4 \rightarrow NH_4H_2PO_4$

7. Рассчитаем массу образовавшейся соли ($NH_4H_2PO_4$). Так как реагенты находятся в эквимолярном соотношении, они прореагируют полностью. Количество вещества образовавшейся соли равно количеству вещества каждого из реагентов:
$n(NH_4H_2PO_4) = n(NH_3) = 0,8 \text{ моль}$
Молярная масса дигидрофосфата аммония $M(NH_4H_2PO_4)$:
$M(NH_4H_2PO_4) = 14 + 6 \times 1 + 31 + 4 \times 16 = 115 \text{ г/моль}$
Масса соли $m(NH_4H_2PO_4)$:
$m(NH_4H_2PO_4) = n(NH_4H_2PO_4) \times M(NH_4H_2PO_4) = 0,8 \text{ моль} \times 115 \text{ г/моль} = 92 \text{ г}$

Ответ: образовалась соль дигидрофосфат аммония ($NH_4H_2PO_4$), её масса равна 92 г.