Какой был объем (в мл) аммиака, полученного при окислении гидроксида калия с хлоридом аммония, при условиях 27°С

Lina

64

Для решения данной задачи нам потребуется знание химических реакций и умение использовать законы газовой физики. Давайте начнем с записи уравнения реакции:

2KOH + 2NH4Cl -> 2NH3 + 2H2O + 2KCl

Из уравнения видно, что при реакции формируется аммиак (NH3). Нам нужно найти объем продукта (NH3) при условиях 27°C (300 K) и 95 кПа.

Для решения задачи мы можем использовать уравнение состояния идеального газа:

PV = nRT,

где P - давление газа, V - объем газа, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах.

Мы можем выразить количество вещества (n) в уравнении через объем (V) и давление (P):

n = PV / RT.

Перейдем к решению. Для начала, найдем количество вещества аммиака.

n(NH3) = PV(NH3) / RT,

где P(NH3) - давление аммиака (кПа), V(NH3) - объем аммиака (в литрах), R - универсальная газовая постоянная (0.0821 л*атм/(моль*К)), T - температура в Кельвинах.

Мы знаем давление аммиака (95 кПа) и температуру (27°C = 300 K), поэтому подставим эти значения в нашу формулу:

n(NH3) = (95 кПа) * V(NH3) / (0.0821 л*атм/(моль*К) * 300 К).

Теперь нужно найти объем аммиака (V(NH3)), выразив его из этого выражения:

V(NH3) = n(NH3) * (0.0821 л*атм/(моль*К) * 300 К) / (95 кПа).

Теперь осталось только подставить значения и решить задачу:

V(NH3) = n(NH3) * (0.0821 л*атм/(моль*К) * 300 К) / (95 кПа).

Известно, что коэффициенты перед веществами в уравнении реакции указывают на соответствующие молекулы, поэтому коэффициент перед аммиаком в уравнении реакции равен 2. Значит, для нас количество вещества аммиака (n(NH3)) равно дважды количеству вещества гидроксида калия (KOH) или хлорида аммония (NH4Cl). Но также в уравнении указано, что при этой реакции образуется вода (H2O) с коэффициентом 2, что означает, что количество вещества аммиака также будет равно количеству вещества воды.

Следовательно, n(NH3) = n(H2O).

Мы можем представить, что количество вещества аммиака (n(NH3)) является "х", а количество вещества гидроксида калия (KOH) и хлорида аммония (NH4Cl) равно "у". Тогда количество вещества воды (H2O) тоже равно "х".

Теперь мы имеем два уравнения:
у = x,
х = x.

Мы можем принять, что количество вещества равно массе поделенной на молярную массу:

масса = количество вещества * молярная масса.

Молярные массы:
Молярная масса KOH = 56 г/моль,
Молярная масса NH4Cl = 53.5 г/моль,
Молярная масса NH3 = 17 г/моль,
Молярная масса H2O = 18 г/моль.

Таким образом, получаем два уравнения:
масса KOH + масса NH4Cl = у * молярная масса KOH + у * молярная масса NH4Cl,
масса NH3 + масса H2O = х * молярная масса NH3 + х * молярная масса H2O.

Мы также знаем, что масса = плотность * объем, где плотность воды примерно равна 1 г/мл.

Сейчас мы должны заметить, что объем воды равен объему аммиака V(H2O) = V(NH3).

Если мы подставим все значения в уравнения, то получим:
масса KOH + масса NH4Cl = у * 56 г + у * 53.5 г,
масса NH3 + масса H2O = х * 17 г + х * 18 г.

Так как нам нужно найти объем аммиака (V(NH3)), сосредоточимся на втором уравнении и выразим х:

масса NH3 + масса H2O = х * 17 г + х * 18 г,
масса NH3 + масса H2O = х * (17 г + 18 г),
х = (масса NH3 + масса H2O) / (17 г + 18 г).

Теперь, если мы подставим значения массы аммиака и воды, то получим:
х = (масса NH3 + масса H2O) / (17 г + 18 г).

В нашем случае масса воды (H2O) равна 2 г, так как у нас воды образуется в два раза больше, чем аммиака (NH3):
х = (масса NH3 + 2 г) / (17 г + 18 г).

Давайте предположим, что масса аммиака (NH3) равна 100 г.

Тогда:
х = (100 г + 2 г) / (17 г + 18 г),
х = 102 г / 35 г,
х = 2.91 моль.

Мы найдем объем аммиака (V(NH3)) с помощью данного значения количества вещества:

V(NH3) = х * (0.0821 л*атм/(моль*К) * 300 К) / (95 кПа).

Подставим значение, которое мы только что нашли:
V(NH3) = 2.91 моль * (0.0821 л*атм/(моль*К) * 300 К) / (95 кПа).

Теперь мы можем рассчитать объем аммиака (V(NH3)):

V(NH3) = 9.21 л.

Таким образом, объем аммиака, полученный при окислении гидроксида калия с хлоридом аммония при условиях 27°C и 95 кПа, составляет 9.21 л (миллилитров).

Надеюсь, этот подробный ответ помог вам понять все шаги решения задачи! Если у вас остались какие-либо вопросы, не стесняйтесь задавать!