на нейтрализацию 1,5 л 7,35%-ного раствора серной кислоты плотностью 1,065 г/мл было израсходовано 150 л (при н.у.) смеси аммиака с воздухом. Определите объемную долю аммиака в…
На нейтрализацию 1,5 л 7,35%-ного раствора серной кислоты плотностью 1,065 г/мл было израсходовано 150 л (при н.у.) смеси аммиака с воздухом. Определите объемную долю аммиака в смеси
Для решения данной задачі нужно провести несколько шагов:
Шаг 1: Определить количество вещества серной кислоты
Сначала найдем количество серной кислоты (H₂SO₄) в 1,5 л раствора. Для этого используем процентное содержание раствора.
Найдём массу раствора: \[ \text{Плотность раствора} = 1,065 \, \text{г/мл} = 1,065 \, \text{г/cm}^3 \] Объем раствора: \[ V = 1,5 \, \text{л} = 1500 \, \text{мл} \] Масса раствора: \[ m_{\text{раствора}} = V \times \text{плотность} = 1500 \, \text{мл} \times 1,065 \, \text{г/мл} = 1597,5 \, \text{г} \]
Теперь найдем массу серной кислоты: Процентное содержание 7,35% означает, что на 100 г раствора 7,35 г серной кислоты. \[ m_{H_2SO_4} = \frac{7,35}{100} \times m_{\text{раствора}} = \frac{7,35}{100} \times 1597,5 \, \text{г} \approx 117,00 \, \text{г} \]
Определим количество вещества серной кислоты: Для этого воспользуемся молярной массой серной кислоты (H₂SO₄ ≈ 98 г/моль): \[ n_{H_2SO_4} = \frac{m_{H_2SO_4}}{M_{H_2SO_4}} = \frac{117,00 \, \text{г}}{98 \, \text{г/моль}} \approx 1,19 \, \text{моль} \]
Шаг 2: Найти количество аммиака
Серная кислота реагирует с аммиаком (NH₃) по реакции: \[ H_2SO_4 + 2NH_3 \rightarrow (NH_4)_2SO_4 \] Из уравнения видно, что на 1 моль серной кислоты требуется 2 моля аммиака.
Следовательно, количество аммиака, необходимое для нейтрализации: \[ n_{NH_3} = 2 \cdot n_{H_2SO_4} = 2 \cdot 1,19 \, \text{моль} \approx 2,38 \, \text{моль} \]
Шаг 3: Рассчитать объем аммиака
Теперь, чтобы найти объем аммиака при нормальных условиях (н.у.), используем следующее: 1 моль газа при н.у. занимает объем 22,4 л. \[ V_{NH_3} = n_{NH_3} \cdot V_m = 2,38 \, \text{моль} \cdot 22,4 \, \text{л/моль} \approx 53,31 \, \text{л} \]
Шаг 4: Определить объемную долю аммиака в смеси
У нас есть 150 л смеси аммиака с воздухом, и мы знаем, что объем аммиака в этом объеме равен 53,31 л.
Объемная доля аммиака (φ) в смеси рассчитывается по формуле: \[ \phi_{NH_3} = \frac{V_{NH_3}}{V_{\text{смеси}}} \cdot 100\% \] Подставляем значения: \[ \phi_{NH_3} = \frac{53,31 \, \text{л}}{150 \, \text{л}} \cdot 100\% \approx 35,54\% \]
Ответ
Объемная доля аммиака в смеси составляет approximately 35,54%.
