Определите объем аммиака в литрах (н.у.), полученного при реакции избытка хлорида аммония с 9,25 г технического

Пугающий_Пират

49

Для решения данной задачи нам необходимо определить количество вещества каждого из реагентов, чтобы затем установить, какое из веществ ограничит реакцию, и исходя из этого, найти количество полученного продукта.

Шаг 1: Начнем с расчета количества вещества каждого из реагентов.

1.1 Начнем с хлорида аммония \(\text{NH}_4\text{Cl}\):
Молярная масса \(\text{NH}_4\text{Cl}\) равна сумме молярных масс азота (N) и водорода (H), умноженных на 4, и хлора (Cl):
\[ \text{Молярная масса NH}_4\text{Cl} = 14 + 4(1) + 35.5 = 53.5 \, \text{г/моль}\]

1.2 Теперь определим количество молей хлорида аммония:
\[\text{Масса NH}_4\text{Cl} = 9.25 \, \text{г}\]
\[\text{Количество молей NH}_4\text{Cl} = \text{Масса NH}_4\text{Cl} / \text{Молярная масса NH}_4\text{Cl}\]
\[\text{Количество молей NH}_4\text{Cl} = 9.25 / 53.5 \approx 0.1728 \, \text{моль}\]

Шаг 2: Теперь рассчитаем количество молей гидроксида кальция (Ca(OH)\(_2\)):

2.1 Молярная масса \(Ca(OH)_2\) равна сумме масс кальция (Ca), кислорода (O) и водорода (H), умноженных на соответствующие коэффициенты:
\[\text{Молярная масса Ca(OH}_2\text{)} = 40.1 + 2(16) + 2(1) = 74.1 \, \text{г/моль}\]

2.2 Теперь определим количество молей гидроксида кальция:
\[ \text{С учетом содержания примесей, масса чистого Ca(OH}_2\text{)} = 9.25 \, \text{г} / 0.8 = 11.5625 \, \text{г}\]
\[\text{Количество молей Ca(OH}_2\text{)} = 11.5625 / 74.1 \approx 0.156 \, \text{моль}\]

Шаг 3: Найдем, какое из веществ является ограничителем реакции. Для этого сравним количество молей обоих веществ и учтем их коэффициенты в химическом уравнении реакции.

В уравнении:
\[ \text{NH}_4\text{Cl} + \text{Ca(OH}_2\text{)} \rightarrow \text{NH}_3 + \text{CaCl}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \]

Мольные коэффициенты для \(\text{NH}_4\text{Cl}\) и \(Ca(OH)_2\) равны 1, а мы рассчитали, что количество молей \(\text{NH}_4\text{Cl}\) равно 0.1728, а \(Ca(OH)_2\) равно 0.156.

Таким образом, ограничителем будет \(Ca(OH)_2\), поскольку у него меньшее количество молей.

Шаг 4: Теперь найдем количество молей аммиака (\(\text{NH}_3\)), которое будет образовано из гидроксида кальция:

Согласно уравнению реакции, каждый моль \(Ca(OH)_2\) дает 1 моль аммиака (\(\text{NH}_3\)).
Следовательно, количество молей \(\text{NH}_3\) равно количеству молей \(Ca(OH)_2\), то есть 0.156 моль.

Шаг 5: Наконец, определим объем аммиака в литрах (н.у.). Для этого используем уравнение состояния газов и объемную молярную константу для н.у. (22.4 л/моль):

\[ V = n \times V_м \]
\[ V = 0.156 \times 22.4 \approx 3.50 \, \text{л}\]

Таким образом, объем аммиака, полученного при реакции, составляет примерно 3.50 литра (н.у.).