Для решения данной задачи необходимо провести несколько шагов, включая расчет массы серной кислоты в растворе и использование стехиометрии для нахождения объема аммиака, который вступил в реакцию.
Шаг 1: Найти массу серной кислоты в растворе
Дано:
- Масса раствора = 245 г
- Массовая доля серной кислоты = 8 %
Формула для нахождения массы компонента:
[
\text{масса серной кислоты} = \text{масса раствора} \times \frac{\text{массовая доля}}{100}
]
Подставим значения:
[
\text{масса серной кислоты} = 245 , \text{г} \times \frac{8}{100} = 19.6 , \text{г}
]
Шаг 2: Найти количество молей серной кислоты
Для этого нужно знать молярную массу серной кислоты (H₂SO₄). Она составляет:
- H: 1 г/моль × 2 = 2 г/моль
- S: 32 г/моль
- O: 16 г/моль × 4 = 64 г/моль
Общая молярная масса H₂SO₄:
[
2 + 32 + 64 = 98 , \text{г/моль}
]
Теперь вычислим количество молей серной кислоты:
[
n(H₂SO₄) = \frac{\text{масса серной кислоты}}{\text{молярная масса H₂SO₄}} = \frac{19.6 , \text{г}}{98 , \text{г/моль}} \approx 0.2 , \text{моль}
]
Шаг 3: Написать уравнение реакции
Реакция серной кислоты с аммиаком (NH₃) для образования сульфата аммония (NH₄)₂SO₄ выглядит следующим образом:
[
H₂SO₄ + 2NH₃ \rightarrow (NH₄)₂SO₄
]
Из уравнения видно, что на 1 моль серной кислоты требуется 2 моля аммиака.
Шаг 4: Найти количество молей аммиака, необходимое для реакции
Поскольку для 1 моль H₂SO₄ требуется 2 моля NH₃, для 0.2 моль H₂SO₄ потребуется:
[
n(NH₃) = 2 \times n(H₂SO₄) = 2 \times 0.2 , \text{моль} = 0.4 , \text{моль}
]
Шаг 5: Найти объем аммиака
При нормальных условиях (н.у.) 1 моль газа занимает объем примерно 22.4 литра. Таким образом, объем 0.4 моля аммиака будет равен:
[
V(NH₃) = n(NH₃) \times 22.4 , \text{л/моль} = 0.4 , \text{моль} \times 22.4 , \text{л/моль} \approx 8.96 , \text{л}
]
Ответ
Объем аммиака, который вступил в реакцию, составляет примерно 8.96 литров.
Таким образом, мы подробно разобрали задачу, включая расчеты и объяснения ключевых этапов. Если вам нужны дополнительные уточнения или пояснения, дайте знать!
