Дано: m(NH4NO3 с прим.)=890 г, ω(примесей)=20%
Найти: V(NH3)-?
Решение
1-й способ
1. Рассчитываем массовую долю нитрата аммония:
ω(NH4NO3)=100%-ω(примесей)=100%-20%=80%
2. Рассчитываем массу нитрата аммония:
m(NH4NO3)=ω(NH4NO3)•m(NH4NO3 с прим.):100%=80%•890 г:100%=712 г
3. Вычисляем количество вещества нитрата аммония массой 712 г по формуле: n=m/M, где M ― молярная масса.
Mr(NH4NO3)=80, поэтому M(NH4NO3)=80 г/моль
n(NH4NO3)=m(NH4NO3)/M(NH4NO3)=712 г : 80 г/моль=8,9 моль
4. Составим химическое уравнение:
NH4NO3 + NaOH = NaNO3 + H2O + NH3↑
По уравнению реакции n(NH4NO3):n(NaOH):n(NH3)=1:1:1, количество вещества одинаковое, поэтому
n(NH3)=n(NaOH)=n(NH4NO3)=8,9 моль
5. Вычисляем объём аммиака количеством вещества 8,9 моль по формуле: V=n•VM, где VM ― молярный объём.
V(NH3)=n(NH3)•VM=8,9 моль • 22,4 л/моль=199,36 л
6. Вычисляем массу гидроксида натрия количеством вещества 8,9 моль по формуле: m=n•M.
Mr(NaOH)=40, поэтому M(NaOH)=40 г/моль
m(NaOH)=n(NaOH)•M(NaOH)=8,9 моль • 40 г/моль=356 г
7. Рассчитываем массу раствора с массовой долей гидроксида натрия 20%:
m(раствора)=(m(NaOH)/ω(NaOH))•100%=(356 г : 20%)•100%=1780 г=1,78 кг
2-й способ
1. Рассчитываем массу примесей в нитрате аммония:
m(примесей)=ω(примесей)•m(NH4NO3 с прим.):100%=20%•890 г : 100%=178 г
2. Рассчитываем массу нитрата аммония:
m(NH4NO3)=m(NH4NO3 с прим.) – m(примесей)=890 г – 178 г=712 г
3. Составим химическое уравнение:
712 г х г у л
NH4NO3 + NaOH = NaNO3 + H2O + NH3↑
80 г 40 г 22,4 л
Над формулами соединений NH4NO3, NaOH и NH3 записываем вычисленную массу нитрата аммония (712 г) и неизвестные массу гидроксида натрия и объём аммиака (х г и у л соответственно), а под формулами соединений ― массу и объём соответствующего количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении. При н.у. 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л.
M(NH4NO3)=80 г/моль, масса 1 моль=80 г
M(NaOH)=40 г/моль, масса 1 моль=40 г
4. Массу гидроксида натрия рассчитываем с помощью пропорции:
712 г / 80 г = х г / 40 г, отсюда
х=m(NaOH)=712 г • 40 г : 80 г=356 г
5. Объём аммиака рассчитываем с помощью пропорции:
712 г / 80 г = у л / 22,4 л, отсюда
у=V(NH3)=712 г • 22,4 л : 80 г=199,36 л
6. Массу раствора с массовой долей гидроксида натрия 20% рассчитываем с помощью пропорции:
20 г NaOH содержится в 100 г раствора, а
356 г NaOH ― в х г раствора.
20 г / 356 г = 100 г / х г,
х=m(раствора)=356 г • 100 г : 20 г=1780 г=1,78 кг
Ответ: для полного взаимодействия 890 г нитрата аммония, содержащего 20% примесей, с гидроксидом натрия потребуется 1,78 кг 20% раствора натрий гидроксида, при этом выделится 199,36 л аммиака (н.у.).