Какой объем аммиака был использован при реакции с раствором азотной кислоты, если получено 240 г нитрата аммония

Смурфик_153

37

Чтобы решить эту задачу, мы можем использовать понятие мольной массы и уравнение реакции.

Перед тем, как перейти к решению задачи, давайте сначала определим уравнение реакции между аммиаком (NH3) и азотной кислотой (HNO3):

\[NH3 + HNO3 \rightarrow NH4NO3\]

Теперь мы можем перейти к решению задачи:

1. Найдем мольную массу нитрата аммония (NH4NO3). Молярная масса NH4NO3 равняется сумме массы азота (N), водорода (H) и кислорода (O) в молекуле NH4NO3. Получается:

\[M(NH4NO3) = M(N) + 4 \cdot M(H) + 3 \cdot M(O)\]

Молярные массы элементов можно найти в периодической системе элементов, исходя из этого получим:

\[M(NH4NO3) = 14,0067 \, \text{г/моль} + 4 \cdot 1,00784 \, \text{г/моль} + 3 \cdot 15,9994 \, \text{г/моль} \approx 80,0434 \, \text{г/моль}\]

2. Теперь мы можем использовать массу нитрата аммония, чтобы вычислить количество вещества NH4NO3:

\[n(NH4NO3) = \frac{{m(NH4NO3)}}{{M(NH4NO3)}}\]

Где \(n(NH4NO3)\) - количество вещества нитрата аммония (в молях), \(m(NH4NO3)\) - масса нитрата аммония (в граммах), а \(M(NH4NO3)\) - молярная масса нитрата аммония (в г/моль).

Подставляя значения, получим:

\[n(NH4NO3) = \frac{{240 \, \text{г}}}{{80,0434 \, \text{г/моль}}} \approx 2,999 \, \text{моль}\]

3. Так как у нас указано, что выход продукта реакции составляет 75%, нам нужно найти количество вещества аммиака (NH3), которое соответствует 75% этого значения. Это значение можно получить, умножив общее количество вещества на 0,75:

\[n(NH3) = 0,75 \cdot n(NH4NO3) \approx 0,75 \cdot 2,999 \, \text{моль} \approx 2,249 \, \text{моль}\]

4. Наконец, мы можем использовать количество вещества аммиака (NH3) для вычисления его объема, используя идеальный газовый закон:

\[V(NH3) = n(NH3) \cdot V_m\]

Где \(V(NH3)\) - объем аммиака (в литрах), \(n(NH3)\) - количество вещества аммиака (в молях), а \(V_m\) - молярный объем газа при нормальных условиях (22,4 л/моль).

Подставляя значения, получим:

\[V(NH3) = 2,249 \, \text{моль} \cdot 22,4 \, \text{л/моль} \approx 50,446 \, \text{л}\]

Таким образом, объем аммиака, использованного при реакции с раствором азотной кислоты, составляет примерно 50,446 литров.