Question

До 400 г розчину з масовою часткою натрій гідроксиду 10 % додали амоній сульфат, узятий в надлишку. Який обʼєм амоніаку виділиться внаслідок реакції?

Answer 1

Ответ:

1.5 литр аммиака

Объяснение:

До 400 грамм раствора с массовой долей гидроксида натрия 10% добавили избыток сульфата аммония. В результате реакции выделится объем аммиака. Чтобы решить эту задачу, нужно записать уравнение реакции и найти количество реагентов.

Начнем с записи уравнения реакции:

(NH4)2SO4 + 2NaOH = 2NH3 + 2H2O + Na2SO4

Из уравнения видно, что для образования 2 моль аммиака необходимо 1 моль сульфата аммония и 2 моля гидроксида натрия. Массовые доли реагентов в растворе нас не интересуют, поэтому можно рассчитать количество молей каждого реагента из их массы:

n(NH4)2SO4 = m(NH4)2SO4 / M(NH4)2SO4,

где m(NH4)2SO4 - масса сульфата аммония в растворе, M(NH4)2SO4 - молярная масса сульфата аммония.

n(NH4)2SO4 = 400 / 132 = около 3 моль (округляем до целого числа).

Так как сульфата аммония взято в избытке, то все 3 моля сульфата аммония участвуют в реакции.

Аналогично можно рассчитать количество молей гидроксида натрия:

n(NaOH) = m(NaOH) / M(NaOH)

n(NaOH) = 0,1 * 400 / 40 = 1 моль

Это значит, что гидроксида натрия в растворе недостаточно, чтобы прореагировать с избытком сульфата аммония. Поэтому гидроксид натрия полностью растворится, а определять его количество в последующих расчетах не нужно.

Таким образом, по уравнению реакции на 3 моля сульфата аммония образуется 2 моля аммиака. Значит, на 1 моль сульфата аммония приходится 2/3 моля аммиака. Общее количество аммиака в молях:

n(NH3) = 3 * 2/3 = 2 моля

Теперь можно рассчитать объем аммиака при стандартных условиях (0 градусов и 1 атмосфера давления):

V(NH3) = n(NH3) * Vm / N,

где Vm - молярный объем газов при стандартных условиях (около 22,4 л/моль), N - число частиц в моле.

V(NH3) = 2 * 22,4 / 6.02 * 10^23 = около 1,5 литра (округляем до одного знака после запятой).

Answer 2

Для розв'язання цієї задачі спочатку знайдемо кількість розчину з натрій гідроксидом, яка містить 10% масової частки цього сполуку. Нехай маса розчину буде 400 г, тоді маса натрій гідроксиду в розчині буде 400 г * 10% = 40 г.

Тепер знайдемо кількість амоній сульфату, яка потрібна для реакції з натрій гідроксидом. Дано, що амоній сульфат взятий в надлишку, тому реагент, який обмежує реакцію, буде натрій гідроксид. Молярна маса NaOH = 40 г/моль, молярна маса (NH4)2SO4 = 132 г/моль. Для повної реакції потрібно 2 моля NaOH на 1 моль (NH4)2SO4.

40 г NaOH = 1 моль NaOH x г (NH4)2SO4 = 1 моль (NH4)2SO4

x = (40 г NaOH * 1 моль (NH4)2SO4) / 2 моля NaOH = 20 г (NH4)2SO4.

Тепер знаємо, що в реакції було використано 20 г (NH4)2SO4. Тепер можна знайти об'єм амоніаку, який виділиться внаслідок реакції. Для цього використовуємо закон Гая-Люссака, за яким об'єм газу пропорційний до кількості речовини, яка бере участь у реакції.

За даними реакції: NaOH + (NH4)2SO4 -> Na2SO4 + 2NH3 + 2H2O

1 моль (NH4)2SO4 утворює 2 моля NH3. Тому кількість молей NH3, що утвориться, дорівнює кількості молей (NH4)2SO4, яка була використана у реакції.

Молярна маса NH3 = 17 г/моль 20 г (NH4)2SO4 / 132 г/моль = 0.15 моль (NH4)2SO4 0.15 моль (NH4)2SO4 * 2 моль NH3 / 1 моль (NH4)2SO4 = 0.3 моль NH3

Тепер можемо знайти об'єм виділеного амоніаку за умови, що реакція відбувається за стандартними умовами (0°C та 1 атмосферний тиск): V = nRT/P = 0.3 моль * 0.0821 L*атм/моль*К * 273 K / 1 атм = 7.54 л

Отже, об'єм амоніаку, який виділиться внаслідок реакції, становить 7.54 л.