Какой объём (н.у.) оксида азота(I) выделится при разложении нитрата аммония массой 64 г, если выход продукта реакции составляет 80%? (Запишите число с точностью до сотых.)
Давайте подробно решим задачу по шагам.
Шаг 1. Запись уравнения реакции разложения нитрата аммония
Нитрат аммония — NH₄NO₃
Он разлагается следующим образом:
\[ \mathrm{NH_4NO_3 \rightarrow N_2O + 2H_2O} \]
Обратите внимание: В реакции выделяется оксид азота(I) — N₂O.
Шаг 2. Рассчитаем массу нитрата аммония
Дано: масса нитрата аммония = 64 г
Выход продукта составляет 80%, то есть теоретически возможный объем должен учитывать 100% выхода.
Шаг 3. Рассчитаем молярные массы
Молярная масса NH₄NO₃: \[ \mathrm{N} = 14,\ \mathrm{H} = 1,\ \mathrm{O} = 16 \]
\[ \mathrm{NH_4NO_3} = 14 + 4 \times 1 + 14 + 3 \times 16 = 14 + 4 + 14 + 48 = 80\, \mathrm{г/моль} \]
Молярная масса N₂O: \[ \mathrm{N_2O} = 2 \times 14 + 16 = 28 + 16 = 44\, \mathrm{г/моль} \]
Шаг 4. Определим количество вещества нитрата аммония
\[ n_{NH_4NO_3} = \frac{\text{масса}}{\text{молярная масса}} = \frac{64\, г}{80\, г/моль} = 0,8\, \text{моль} \]
Шаг 5. Определим теоретический объём N₂O при 100% выхода
Из уравнения видно, что 1 моль нитрата аммония дает 1 моль N₂O.
Но поскольку производство — 80% от теоретического, нам нужно учитывать это:
\[ n_{N_2O} = 0,8\, \text{моль} \times 80\% = 0,8 \times 0,8 = 0,64\, \textоль} \]
Это количество молей N₂O при условии, что весь нитрат аммония разложился.
Однако, для учёта выхода, мы ищем именно сколько выделится N₂O, исходя из начальной массы и заданного выхода.
Но, поскольку изначально мы посчитали, что нитрат аммония — 0,8 моль, и из них 80% дают N₂O, то:
\[ n_{N_2O\text{, реально}} = 0,8 \times 0,8 = 0,64\, \text{моль} \]
Шаг 6. Рассчитаем объём N₂O
Объём 1 моль газа (при нормальных условиях) — 22,4 л.
Следовательно,
\[ V_{N_2O} = n_{N_2O} \times 22,4\, \mathrm{л} = 0,64 \times 22,4 = 14,34\, \mathrm{л} \]
Ответ: Объем выделившегося N₂O составляет 14,34 литра с точностью до сотых.
Итог
Объем оксида азота(I) (N₂O), выделившийся при разложении 64 г нитрата аммония с 80% выхода, равен 14,34 л.
