Question

Аммиак, образовавшийся при гидролизе смеси нитрида кальция и нитрида лития, в которой массовая доля азота равнялась 30%, пропустили через 80 мл бромоводородной кислоты. В результате реакции молярная концентрация кислоты уменьшилась с 2,8 до 1,2 моль/л (изменением объема раствора за счет поглощения газа пренебречь). Вычислите массу исходного образца смеси нитридов.

Answer 1

Ответ:

5.96 г

Объяснение:

Начнем с конца.

Молярная концентрация кислоты изменилась на 1.6 моль/л. Отсюда можно посчитать сколько бромоводорода вступило в реакцию с аммиаком

$HBr + NH_3 = NH_4Br\\n(HBr) = C(HBr) \cdot V_{solution} = 1.6 \cdot 0.08 = 0.128\;mol$

Из уравнения реакции столько же было потрачено и аммиака, значит его столько образовалось в реакциях гидролиза нитридов

Пусть в реакции с нитридом кальция образовалось Х моль аммиака, тогда нитрида кальция на это ушло 0.5Х моль в соответствии с уравнением гидролиза

$\overset{0.5x}{Ca_3N_2} + 6H_2O = 3Ca(OH)_2 + 2\overset{x}{NH_3}$

Тогда весь остальной аммиак образовался в реакции с нитридом лития, а значит, что на это ушло 0.128 - Х моль нитрида лития в соответствии с уравнением гидролиза

$\overset{0.128-x}{Li_3N} + 3H_2O = 3LiOH + \overset{0.128-x}{NH_3}$

Теперь нужно узнать массовые доли азота в обоих нитридах

$w_{Ca_3N_2}(N) = \dfrac{n(N) \cdot A_r(N)}{M_r(Ca_3N_2)} = \dfrac{2 \cdot 14}{148} \approx 0.189\\w_{Li_3N}(N) = \dfrac{n(N) \cdot A_r(N)}{M_r(Li_3N)} = \dfrac{1 \cdot 14}{35} = 0.4$

Правилом креста посчитаем соотношение масс нитридов в смеси

$\left.\begin{array}{rcl}0.189 & & 0.1\\& 0.3 &\\0.4 & & 0.111\end{array}\right|\begin{array}{lcl}1 & - & Ca_3N_2\\\\1.11 & - & Li_3N\end{array}$

Отсюда видно, что масса нитрида лития в смемси в 1.11 раз больше чем нитрида кальция. И значит можно составить следующее уравнение

$1.11 \cdot 148 \cdot 0.5x = 35 \cdot (0.128 - x) \;\;\; \Rightarrow \;\;\; x \approx 0.038\;mol$

Ну и теперь можем посчитать массы нитридов

$m(Ca_3N_2) = n(Ca_3N_2) \cdot M(Ca_3N_2) = 0.019 \cdot 148 = 2.81\;g\\m(Li_3N) = n(Li_3N) \cdot M(Li_3N) = 0.09 \cdot 35 = 3.15\;g$

Общая масса смеси равна 2.81 + 3.15 = 5.96 г

Answer 2

Для решения данной задачи нам понадобится применить закон Гей-Люссака, который гласит, что объемные соотношения газовых реакций могут быть выражены простыми целыми числами.

Исходя из этого закона, мы можем составить балансовое уравнение для реакции между аммиаком и бромоводородной кислотой:

NH₃ + HBr → NH₄Br

Из уравнения видно, что коэффициенты перед реагентами и продуктами равны 1.

Молярные концентрации реагентов и продуктов можно выразить следующим образом:

[NH₃] = [HBr]₀ - Δ[HBr] [NH₄Br] = Δ[HBr]

где [HBr]₀ - начальная молярная концентрация бромоводородной кислоты, Δ[HBr] - изменение молярной концентрации бромоводородной кислоты.

Из условия задачи известно, что начальная молярная концентрация бромоводородной кислоты составляла 2,8 моль/л, а после реакции она уменьшилась до 1,2 моль/л.

Δ[HBr] = [HBr]₀ - [HBr] = 2,8 моль/л - 1,2 моль/л = 1,6 моль/л

Так как мольные соотношения в реакции равны 1:1, то это означает, что образовалось 1,6 моль аммиака.

Молярная масса аммиака (NH₃) составляет 17 г/моль.

Теперь мы можем рассчитать массу образца смеси нитридов:

Масса аммиака = мольная концентрация × молярная масса = 1,6 моль × 17 г/моль = 27,2 г.

Таким образом, масса исходного образца смеси нитридов равна 27,2 г.