Яка кількість амоній нітрату утворюється при реакції нітратної кислоти з амоніаком об ємом 44.8 л, якщо вихідна маса

Мистическая_Феникс

38

Для решения задачи нам необходимо воспользоваться законом сохранения массы, который гласит, что масса реагентов, участвующих в химической реакции, равна массе продуктов реакции. Дано, что объем аммиака составляет 44,8 литров, и что исходная масса соли равна 80%. Давайте проанализируем химическую реакцию и выведем уравнение реакции:

\[ HNO_3 + NH_3 \rightarrow NH_4NO_3 \]

Из уравнения видно, что 1 моль нитратной кислоты соответствует 1 молю аммиака и 1 молю аммония нитрата.

Чтобы найти количество аммония нитрата, образовавшегося при данной реакции, необходимо выяснить, какой из реагентов является ограничивающим. Ограничивающим реагентом будет реагент, который в реакции присутствует в меньшем количестве, по отношению к их стехиометрическим коэффициентам.

Для этого нам нужно посчитать количество веществ каждого реагента. Начнем с аммиака:

\[ n(NH_3) = \frac{V}{V_m} \]

где \( V \) - объем аммиака, а \( V_m \) - молярный объем аммиака.

Теперь вычислим количество нитратной кислоты:

\[ n(HNO_3) = \frac{m}{M} \times \frac{100}{80} \]

где \( m \) - масса соли, а \( M \) - молярная масса нитратной кислоты.

Далее необходимо сравнить значения \( n(NH_3) \) и \( n(HNO_3) \), чтобы определить ограничивающий реагент.

После определения ограничивающего реагента можно определить количество аммония нитрата, образовавшегося в результате реакции. Для этого нужно вычислить количество вещества аммиака, умножить его на мольный коэффициент аммония нитрата и умножить на молярную массу аммония нитрата:

\[ n(NH_4NO_3) = n(NH_3) \times 1 \times M(NH_4NO_3) \]

Таким образом, мы найдем количество аммония нитрата, образовавшегося в результате реакции.

Выполним расчеты для данной задачи.

Для начала нам понадобится молярный объем аммиака. Воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

\[ PV = nRT \]

где \( P \) - давление газа, \( V \) - его объем, \( n \) - количество вещества, \( R \) - универсальная газовая постоянная, \( T \) - абсолютная температура газа.

Молярный объем \( V_m \) можно найти, разделив объем на количество вещества:

\[ V_m = \frac{V}{n} \]

Теперь, рассчитаем \( V_m \) для аммиака. Известно, что при нормальных условиях (0°C и 1 атм) молярный объем равен 22,4 л/моль.

\[ V_m(NH_3) = \frac{44.8\,л}{1\,моль} = 44.8\,л/моль \]

Теперь найдем количество вещества аммиака:

\[ n(NH_3) = \frac{V}{V_m(NH_3)} = \frac{44.8\,л}{44.8\,л/моль} = 1\,моль \]

Теперь вычислим массу нитратной кислоты. Для этого нам понадобится молярная масса \( M(HNO_3) \), которая равна сумме масс атомов в молекуле нитратной кислоты. Массы атомов можно найти в периодической таблице химических элементов.

\[ M(HNO_3) = 14.01\,г/моль + 3 \times (16.00\,г/моль) = 63.01\,г/моль \]

Теперь вычислим количество вещества нитратной кислоты:

\[ n(HNO_3) = \frac{m}{M(HNO_3)} \times \frac{100}{80} = \frac{m}{63.01\,г/моль} \times \frac{100}{80} \]

Так как масса соли составляет 80% от массы исходной нитратной кислоты, то:

\[ n(HNO_3) = \frac{m}{63.01\,г/моль} \times \frac{100}{80} = \frac{m}{78.77\,г/моль} \]

Теперь сравним количество вещества аммиака и нитратной кислоты для определения ограничивающего реагента. Учитывая стехиометрические коэффициенты реакции, видим, что моль аммиака разложится на 1 моль аммония нитрата:

\[ 1\,моль\,NH_3 \rightarrow 1\,моль\,NH_4NO_3 \]

Теперь найдем количество аммония нитрата, образовавшегося в результате реакции:

\[ n(NH_4NO_3) = n(NH_3) \times 1\,итоговый\,коэффициент \times M(NH_4NO_3) = 1\,моль \times 1 \times M(NH_4NO_3) \]

Осталось только узнать молярную массу аммония нитрата:

\[ M(NH_4NO_3) = 14.01\,г/моль + 4 \times (1.01\,г/моль) + 3 \times (16.00\,г/моль) = 80.05\,г/моль \]

Подставив все известные значения, получим:

\[ n(NH_4NO_3) = 1\,моль \times 1 \times 80.05\,г/моль = 80.05\,г \]

Таким образом, при реакции нитратной кислоты с аммиаком, при объеме аммиака 44,8 литров, образуется 80,05 грамма аммония нитрата.

Полученный ответ более подробно и пошагово объясняет решение данной задачи. Если возникнут дополнительные вопросы, не стесняйтесь задавать их!