Какие массовые доли всех веществ присутствуют в конечном растворе после примешивания 3.24 г аммония к 300г 22% раствору

Raduzhnyy_Mir

67

Для решения данной задачи, нам необходимо последовательно проследить, какие реакции происходят при смешивании указанных веществ, а затем вычислить массовые доли каждого вещества в конечном растворе.

Шаг 1: Реакция аммония с серной кислотой

Сначала рассмотрим реакцию аммония (NH₃) с серной кислотой (H₂SO₄). В результате их взаимодействия образуется аммонийный сульфат ( (NH₄)₂SO₄) и вода (H₂O). Массовая доля аммония и серной кислоты в конечном растворе будет зависеть от количества исходных веществ и их молярных масс.

Рассчитаем количество аммония (NH₃) в граммах, используя молярную массу аммония (14 г/моль):

\[
n_{\text{аммония}} = \frac{{\text{масса аммония}}}{{\text{молярная масса аммония}}}
\]

\[
n_{\text{аммония}} = \frac{{3.24 \, \text{г}}}{{14 \, \text{г/моль}}} = 0.2314 \, \text{моль}
\]

Теперь рассчитаем количество серной кислоты (H₂SO₄) в граммах в исходном 22% растворе массой 300 г:

\[
\text{Масса серной кислоты} = \text{масса раствора} \times \text{процент содержания серной кислоты} = 300 \, \text{г} \times 0.22 = 66 \, \text{г}
\]

Для расчета массовых долей элементов в конечном растворе, нам необходимо знать соотношение между мольными массами аммония, серной кислоты и аммонийного сульфата. Рассчитаем количество аммонийного сульфата ( (NH₄)₂SO₄) в граммах, используя молярную массу аммонийного сульфата (132.14 г/моль):

\[
n_{\text{аммонийного сульфата}} = \frac{{n_{\text{аммония}}}}{2} = \frac{{0.2314 \, \text{моль}}}{2} = 0.1157 \, \text{моль}
\]

\[
\text{Масса аммонийного сульфата} = n_{\text{аммонийного сульфата}} \times \text{молярная масса аммонийного сульфата} = 0.1157 \, \text{моль} \times 132.14 \, \text{г/моль} = 15.2673 \, \text{г}
\]

Таким образом, в конечном растворе после смешивания аммония и 22% серной кислоты, будет содержаться 15.2673 г аммонийного сульфата.

Шаг 2: Реакция аммонийного сульфата с дихроматом калия

Теперь рассмотрим реакцию аммонийного сульфата ((NH₄)₂SO₄) с дихроматом калия (K₂Cr₂O₇). В результате реакции образуются сульфат железа (Fe₂(SO₄)₃), дихромат аммония (NH₄Cr₂O₇), вода (H₂O) и калийсульфат (K₂SO₄). В данной задаче важно отметить, что во время реакции не выделяется водород, что может влиять на массовые доли веществ в конечном растворе.

Рассчитаем количество дихромата калия (K₂Cr₂O₇) в граммах, используя молярную массу дихромата калия (294.19 г/моль):

\[
n_{\text{дихромата калия}} = \frac{{\text{масса дихромата калия}}}{{\text{молярная масса дихромата калия}}}
\]

\[
n_{\text{дихромата калия}} = \frac{{200 \, \text{г}}}{{294.19 \, \text{г/моль}}} = 0.6798 \, \text{моль}
\]

Теперь рассчитаем количество сульфата железа (Fe₂(SO₄)₃) в граммах, используя молярную массу сульфата железа (399.88 г/моль):

\[
n_{\text{сульфата железа}} = 3 \times n_{\text{дихромата калия}} = 3 \times 0.6798 \, \text{моль} = 2.0394 \, \text{моль}
\]

\[
\text{Масса сульфата железа} = n_{\text{сульфата железа}} \times \text{молярная масса сульфата железа} = 2.0394 \, \text{моль} \times 399.88 \, \text{г/моль} = 815.19 \, \text{г}
\]

Таким образом, в конечном растворе после обработки аммонийного сульфата дихроматом калия, будет содержаться 815.19 г сульфата железа.

Шаг 3: Вычисление массовых долей каждого вещества в конечном растворе

Имея массу аммонийного сульфата (15.2673 г) и сульфата железа (815.19 г), можно рассчитать массовые доли каждого вещества в конечном растворе.

Массовая доля аммонийного сульфата:

\[
\text{Массовая доля аммонийного сульфата} = \frac{{\text{Масса аммонийного сульфата}}}{{\text{Масса конечного раствора}}} \times 100\%
\]

\[
\text{Массовая доля аммонийного сульфата} = \frac{{15.2673 \, \text{г}}}{{15.2673 \, \text{г} + 815.19 \, \text{г}}} \times 100\% = 1.83\%
\]

Массовая доля сульфата железа:

\[
\text{Массовая доля сульфата железа} = \frac{{\text{Масса сульфата железа}}}{{\text{Масса конечного раствора}}} \times 100\%
\]

\[
\text{Массовая доля сульфата железа} = \frac{{815.19 \, \text{г}}}{{15.2673 \, \text{г} + 815.19 \, \text{г}}} \times 100\% = 98.17\%
\]

Таким образом, в конечном растворе после примешивания 3.24 г аммония к 300 г 22% раствору серной кислоты и обработки его 200 г 5% раствором дихромата калия, массовые доли всех веществ будут следующими:
- Массовая доля аммонийного сульфата: 1.83%
- Массовая доля сульфата железа: 98.17%