Для решения этой задачи сначала определим, каковы реакция и стехиометрия, необходимые для получения сульфата аммония (( \text{(NH}_4\text{)}_2\text{SO}_4 )). Реакция синтеза сульфата аммония из аммиака (( \text{NH}_3 )) может быть представлена следующим образом:
[
2 \text{NH}_3 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{(NH}_4)_2\text{SO}_4
]
Теперь найдем молекулярную массу сульфата аммония:
- ( \text{N} ): 14.01 г/моль (2 атома)
- ( \text{H} ): 1.008 г/моль (8 атомов)
- ( \text{S} ): 32.07 г/моль (1 атом)
- ( \text{O} ): 16.00 г/моль (4 атома)
Итак, молекулярная масса ( \text{(NH}_4\text{)}_2\text{SO}_4 ):
[
(2 \times 14.01) + (8 \times 1.008) + (32.07) + (4 \times 16.00) = 28.02 + 8.064 + 32.07 + 64.00 = 132.154 \text{ г/моль}
]
Теперь найдем количество вещества сульфата аммония, которое нам нужно для получения 26.4 г:
[
n = \frac{m}{M} = \frac{26.4 \text{ г}}{132.154 \text{ г/моль}} \approx 0.199 \text{ моль}
]
Так как выход реакции составляет 80%, нужно найти фактическое количество сульфата аммония, которое необходимо было бы для 100% выхода:
[
n_{100%} = \frac{n}{\text{выход}} = \frac{0.199 \text{ моль}}{0.8} \approx 0.24875 \text{ моль}
]
Согласно стехиометрии реакции, для получения 1 моль сульфата аммония требуется 2 моль аммиака. Следовательно, для получения 0.24875 моль сульфата аммония потребуется:
[
n_{\text{NH}3} = 2 \times n{100%} = 2 \times 0.24875 \text{ моль} \approx 0.4975 \text{ моль}
]
Теперь найдем объем аммиака при нормальных условиях (н. у.), где 1 моль газа занимает 22.4 л:
[
V = n_{\text{NH}_3} \times 22.4 \text{ л/моль} = 0.4975 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} \approx 11.15 \text{ л}
]
Таким образом, объем аммиака, необходимый для получения сульфата аммония массой 26,4 г с выходом 80%, составляет приблизительно 11.15 литров.
