Question

Образец смеси карбоната и гидрокарбоната аммония поместили в замкнутый сосуд, нагрели до 900 С и при этой же температуре измерили давление Р1. Другой образец смеси той же массы обработали газообразным аммиаком, полученный продукт поместили в сосуд того же объема и так же нагрели до 900С. Давление Р2, измеренное в жтом сосуде в 1,2 раза больше, чем Р1. Определите массовые доли солей в исходной смеси

Answer 1

При 900 C гарантированно разл-я и карбонат и гидрокарбонат аммония по р-ям:

1) (NH4)2CO3 = 2NH3 + CO2 + H2O;

2) NH4HCO3 = NH3 + CO2 + H2O;

с учетом темп-ы и неизм-о V (в обоих случаях сосуд закрыт), вода будет находиться в газообр-м сост-и (вод. пар) и соотв-о ее кол-о будет учит-я в ур-и P*V = n*R*T;

т.к. V, T и R - константы, то изм-е P будет опр-я изм-м сумм-о кол-а в-ва при разл-ии 2 солей;

пусть в 1 смеси х г (NH4)2CO3 из кот-о обр-я 2*x/96 = 0.02083*x моль NH3, и по x/96 = 0.01042*x моль CO2 и H2O;

из y г NH4HCO3 обр-я по y/79 = 0.01266*y моль NH3, CO2 и H2O;

считаем, что вся соль NH4HCO3 переведена в (NH4)2CO3 по р-ии: NH4HCO3 + NH3 = (NH4)2CO3, т.е. из y г NH4HCO3 обр-я (y*96)/79 = 1.21519*y г (NH4)2CO3;

из 1.21519*y г (NH4)2CO3 обр-я (1.21519*y*2)/96 = 0.02532*y моль NH3 и по 1.21519*y/96 = 0.01266*y моль CO2 и H2O;

по условию, (0.02083*x+0.01042*x*2+0.01266*y*3)*1.2 = 0.02083*x+0.01042*x*2+0.02532*y+0.01266*y*2, откуда 1.6457*x = y (x = 1, y = 1.6457);

м.д. (NH4)2CO3 = 1/(1+1.6457) = 0.378 (37.8%), м.д. NH4HCO3 = 1.6457/(1+1.6457) = 0.622 (62.2%).

Answer 2

Данная задача касается реакции аммиака с карбонатом и гидрокарбонатом аммония.

Обозначим массы карбоната и гидрокарбоната аммония через \(m_1\) и \(m_2\), соответственно.

1. Первый этап: Разложение карбоната аммония:

\[ (NH_4)_2CO_3 \rightarrow 2NH_3 + CO_2 + H_2O \]

В результате этой реакции образуются газы аммиак \(NH_3\), углекислый газ \(CO_2\), и вода \(H_2O\).

2. Второй этап: Обработка газами аммиака:

Аммиак \(NH_3\) реагирует с \(CO_2\), образуя гидрокарбонат аммония \(NH_4HCO_3\):

\[ NH_3 + CO_2 \rightarrow NH_4HCO_3 \]

Полученный гидрокарбонат аммония разлагается при нагревании:

\[ NH_4HCO_3 \rightarrow NH_3 + CO_2 + H_2O \]

Таким образом, образуется аммиак, углекислый газ и вода.

3. Сравнение давлений:

По условию задачи, давление \(P_2\) (измеренное после обработки газами аммиака) в 1,2 раза больше, чем \(P_1\) (измеренное после разложения карбоната аммония):

\[ P_2 = 1.2 \cdot P_1 \]

4. Определение массовых долей солей:

Массовые доли солей в исходной смеси можно определить с использованием уравнений реакций и закона Дальтона для смеси газов.

Пусть \(n_1\) и \(n_2\) - количество молей аммиака и углекислого газа соответственно.

Для первой реакции (разложение карбоната аммония): \[ P_1 V = n_1 R T \] где \(V\) - объем сосуда, \(R\) - универсальная газовая постоянная, \(T\) - температура.

Для второй реакции (обработка газами аммиака): \[ P_2 V = (n_1 + n_2) R T \] так как аммиак и углекислый газ взаимодействуют между собой.

Подставим \(P_2 = 1.2 \cdot P_1\) во второе уравнение: \[ 1.2 \cdot P_1 V = (n_1 + n_2) R T \]

Решив эти уравнения, можно определить массовые доли \(m_1\) и \(m_2\).

Дополнительно, общая масса смеси: \[ m_1 + m_2 = n_1 M_1 + n_2 M_2 \] где \(M_1\) и \(M_2\) - молярные массы карбоната и гидрокарбоната аммония соответственно.

Таким образом, проведя анализ реакций и использовав законы газов, можно определить массовые доли солей в исходной смеси.