После пропускания 5,6 л аммиака (при н.у.) через раствор серной кислоты получили раствор средней соли массой 825 г. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе. В ответе…
После пропускания 5,6 л аммиака (при н.у.) через раствор серной кислоты получили раствор средней соли массой 825 г. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе. В ответе запишите уравнение реакции, о которой идёт речь в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Решение задачи
Шаг 1: Определение реагентов и реакции
В задаче указано, что аммиак (NH₃) проходит через раствор серной кислоты (H₂SO₄). При этом происходит нейтрализация, в результате которой образуется средняя соль – сульфат аммония (NH₄)₂SO₄.
Уравнение реакции:
\[ 2 \text{NH}_3 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow (\text{NH}_4)_2\text{SO}_4 \]
Шаг 2: Расчёт количества аммиака
Используем объем аммиака, который мы рассматриваем в нормальных условиях (н.у.). При нормальных условиях 1 моль газообразного вещества занимает объем 22,4 л.
Количество молей аммиака (NH₃):
\[ n = \frac{V}{V_m} = \frac{5,6 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} \approx 0,25 \, \text{моль} \]
Шаг 3: Расчёт количества образовавшейся соли
Согласно уравнению реакции, 2 моль NH₃ реагируют с 1 моль H₂SO₄, образуя 1 моль соли (сульфата аммония):
- Из 0,25 моль NH₃ получится:
\[ n = \frac{0,25 \, \text{моль NH}_3}{2} = 0,125 \, \text{моль (NH}_4)_2\text{SO}_4 \]
Шаг 4: Вычисление массы полученной соли
Молярная масса сульфата аммония:
\[ M[(NH₄)_2SO₄] = 2 \times M[NH₄] + M[SO₄] \]
Где:
- М(NH₄) = 14 + 1 \times 4 = 18 г/моль (молярная масса аммония)
- М(SO₄) = 32 + 16 \times 4 = 64 г/моль (молярная масса сульфата)
Следовательно:
\[ M[(NH₄)_2SO₄] = 2 \times 18 + 64 = 36 + 64 = 100 \, \text{г/моль} \]
Теперь найдем массу соли:
\[ m = n \times M = 0,125 \, \text{моль} \times 132 \, \text{г/моль} = 12,5 \, \text{г} \]
Шаг 5: Определение массовой доли соли в растворе
Теперь нам нужно найти массовую долю соли в полученном растворе.
Массовая доля соли (w) определяется по формуле:
\[ w = \frac{m_{\text{соли}}}{m_{\text{раствора}}} \times 100\% \]
Где:
- \(m_{\text{соли}} = 12,5 \, \text{г}\)
- \(m_{\text{раствора}} = 825 \, \text{г}\)
Теперь подставляем в формулу:
\[ w = \frac{12,5 \, \text{г}}{825 \, \text{г}} \times 100\% \approx 1,52 \% \]
Ответ:
- Уравнение реакции: \( 2 \text{NH}_3 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow (\text{NH}_4)_2\text{SO}_4 \)
- Массовая доля соли в растворе: \(\approx 1,52\% \)
