Номер 5, страница 91 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 5. Азот и фосфор. Параграф 26. Соли аммония. Подумай, ответь, выполни... - номер 5, страница 91.

Условие.

5. Рассчитайте объём (н. у.) и массу аммиака, требующегося для получения 5 т нитрата аммония.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Масса нитрата аммония $m(NH_4NO_3) = 5 \text{ т}$

Перевод в систему СИ:

$m(NH_4NO_3) = 5 \text{ т} = 5 \times 10^6 \text{ г}$

Найти:

$m(NH_3)$ — ?

$V(NH_3)$ (н. у.) — ?

Решение:

1. Сначала запишем уравнение химической реакции получения нитрата аммония $(NH_4NO_3)$ путем взаимодействия аммиака $(NH_3)$ с азотной кислотой $(HNO_3)$:

$NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$

Уравнение сбалансировано, и мы видим, что из 1 моль аммиака получается 1 моль нитрата аммония.

2. Рассчитаем молярные массы реагентов, используя относительные атомные массы элементов: $Ar(N) \approx 14$, $Ar(H) \approx 1$, $Ar(O) \approx 16$.

Молярная масса аммиака:

$M(NH_3) = 14 + 3 \times 1 = 17 \text{ г/моль}$

Молярная масса нитрата аммония:

$M(NH_4NO_3) = 2 \times 14 + 4 \times 1 + 3 \times 16 = 28 + 4 + 48 = 80 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число молей) для 5 тонн нитрата аммония:

$\nu(NH_4NO_3) = \frac{m(NH_4NO_3)}{M(NH_4NO_3)} = \frac{5 \times 10^6 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 62500 \text{ моль}$

4. Согласно стехиометрическому соотношению в уравнении реакции (1:1), количество вещества аммиака, необходимого для реакции, равно количеству вещества полученного нитрата аммония:

$\nu(NH_3) = \nu(NH_4NO_3) = 62500 \text{ моль}$

5. Теперь мы можем рассчитать массу требуемого аммиака:

$m(NH_3) = \nu(NH_3) \times M(NH_3) = 62500 \text{ моль} \times 17 \text{ г/моль} = 1062500 \text{ г}$

Переведем массу в тонны для удобства:

$1062500 \text{ г} = 1062.5 \text{ кг} = 1.0625 \text{ т}$

6. Далее рассчитаем объем аммиака при нормальных условиях (н. у.). Нормальные условия — это температура 0°C и давление 1 атм. При этих условиях молярный объем любого идеального газа ($V_m$) составляет 22,4 л/моль.

$V(NH_3) = \nu(NH_3) \times V_m = 62500 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 1400000 \text{ л}$

Переведем объем в кубические метры ($1 \text{ м}^3 = 1000 \text{ л}$):

$1400000 \text{ л} = 1400 \text{ м}^3$

Ответ: для получения 5 т нитрата аммония потребуется масса аммиака $m(NH_3) = 1,0625 \text{ т}$ и объем аммиака при н. у. $V(NH_3) = 1400 \text{ м}^3$.