Определите массовую долю примесей в техническом образце нитрата аммония, если из 150 г его получили 45 л азота (N₂) (ответ запишите в %). Все объемы приведены к нормальным условиям (н. у.). Ответ округлите до целого числа.
Для решения задачи начнем с понимания основных понятий и необходимых принципов.
1. **Данные задачи:**
- Масса нитрата аммония (NH₄NO₃): 150 г
- Объем полученного азота (N₂): 45 л
- Объем приведён к нормальным условиям (н. у.) — это означает, что считается, что 1 моль газа занимает 22,4 л.
2. **Вычислим количество молей азота (N₂):**
Используем формулу:
\[
n = \frac{V}{V_m},
\]
где \( n \) — количество молей, \( V \) — объем газа, \( V_m \) — молярный объем (22,4 л).
Подставляем значения:
\[
n(N_2) = \frac{45 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} \approx 2,009 \, \text{моль}.
\]
3. **Определим, сколько молей азота содержится в нитрате аммония:**
В 1 моле нитрата аммония (NH₄NO₃) содержится 2 моля азота:
\[
NH_4NO_3 \rightarrow 2 \, N_2.
\]
Таким образом, чтобы получить 2 моля N₂, нужно 1 моль NH₄NO₃. Значит, для получения 2 моль N₂ необходимо:
\[
n(NH_4NO_3) = \frac{n(N_2)}{2} \approx \frac{2,009 \, \text{моль}}{2} \approx 1,0045 \, \text{моль}.
\]
4. **Вычислим массу нитрата аммония:**
Молярная масса NH₄NO₃:
- N: 14 г/моль × 2 = 28 г/моль (2 атома азота)
- H: 1 г/моль × 4 = 4 г/моль (4 атома водорода)
- O: 16 г/моль × 3 = 48 г/моль (3 атома кислорода)
Общая молярная масса:
\[
M(NH_4NO_3) = 28 + 4 + 48 = 80 \, \text{г/моль}.
\]
Теперь рассчитываем массу нитрата аммония, который реагирует:
\[
m(NH_4NO_3) = n(NH_4NO_3) \times M(NH_4NO_3) = 1,0045 \, \text{моль} \times 80 \, \text{г/моль} \approx 80,36 \, \text{г}.
\]
5. **Определяем массу примесей:**
Из условия задачи масса технического образца составляет 150 г, следовательно, масса примесей:
\[
m_{\text{примесей}} = m_{\text{образца}} - m(NH_4NO_3) = 150 \, \text{г} - 80,36 \, \text{г} \approx 69,64 \, \text{г}.
\]
6. **Вычисляем массовую долю примесей:**
Массовая доля примесей в процентах:
\[
\text{Массовая доля примесей} = \left( \frac{m_{\text{примесей}}}{m_{\text{образца}}} \right) \times 100\% = \left( \frac{69,64 \, \text{г}}{150 \, \text{г}} \right) \times 100\% \approx 46,43\%.
\]
Округляем до целого числа:
\[
\text{Ответ: } 46 \%.
\]
Таким образом, массовая доля примесей в техническом образце нитрата аммония составляет aproximadamente 46%.
