Какой объем аммиака (н.у.) будет требоваться для полного нейтрализации 120 г раствора серной кислоты с содержанием 20%?

Zabludshiy_Astronavt

11

Для решения данной задачи, нам понадобится использовать знания о химических реакциях и молярных пропорциях. Первым шагом будет определение массы серной кислоты в растворе.

Мы знаем, что содержание серной кислоты в растворе составляет 20%. Чтобы определить массу серной кислоты (H2SO4) в растворе, мы должны учесть процентное содержание. Формула для расчёта массы вещества в растворе:

\[\text{Масса вещества} = \text{Масса раствора} \times \text{Процентное содержание}\]

Мы знаем, что масса раствора составляет 120 г, а процентное содержание серной кислоты — 20%. Подставим эти значения в формулу:

\[\text{Масса серной кислоты} = 120 \, \text{г} \times 0.2 = 24 \, \text{г}\]

Теперь нам нужно рассчитать количество вещества серной кислоты (в молях) в соответствии с её молярной массой. Молярная масса H2SO4 равна 98 г/моль.

Формула для расчёта количества вещества:

\[\text{Количество вещества} = \frac{\text{Масса вещества}}{\text{Молярная масса}}\]

Подставим известные значения:

\[\text{Количество вещества} = \frac{24 \, \text{г}}{98 \, \text{г/моль}} \approx 0.245 \, \text{моль}\]

Так как в химическом уравнении нейтрализации реагенты соотносятся в пропорции 1:1, количество аммиака (NH3), необходимое для нейтрализации, будет также равно 0.245 моль.

Наконец, чтобы определить объём аммиака в стандартных условиях (нормальных условиях — 0 градусов Цельсия и 1 атмосферное давление), мы должны использовать уравнение состояния идеального газа — уравнение Клапейрона:

\[PV = nRT\]

Где:
P — давление газа (в атмосферах),
V — объём газа (в литрах),
n — количество вещества (в молях),
R — универсальная газовая постоянная (0.082 л·атм/(моль·К)),
T — температура газа (в Кельвинах).

Зная, что при нормальных условиях 1 моль любого идеального газа занимает примерно 22.4 литров, мы можем решить данную задачу:

\[V_{\text{аммиака}} = n_{\text{аммиака}} \times 22.4 \, \text{л/моль}\]

Подставим известные значения:

\[V_{\text{аммиака}} = 0.245 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} \approx 5.5 \, \text{л}\]

Таким образом, для полного нейтрализации 120 г раствора серной кислоты с содержанием 20%, требуется примерно 5.5 л аммиака при нормальных условиях.