Дано: m((NH4)2SO4)=250 кг
Найти: n(NH3)-?, V(NH3)-?, m(NH3)-?
Решение
1-й способ
1. Вычисляем количество вещества сульфата аммония массой 250 кг по формуле: n=m/M, где M ― молярная масса.
Mr((NH4)2SO4)=132, поэтому M((NH4)2SO4)=132 кг/кмоль
n((NH4)2SO4)=m((NH4)2SO4)/M((NH4)2SO4)=250 кг : 132 кг/кмоль=1,89 кмоль
2. Составим химическое уравнение:
2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4
По уравнению реакции n(NH3):n((NH4)2SO4)=2:1, поэтому
n(NH3)=2•n((NH4)2SO4)=2•1,89 кмоль=3,78 кмоль
3. Вычисляем объём аммиака в количестве вещества 3,78 кмоль по формуле: V=n•VM, где VM ― молярный объём.
V(NH3)=n(NH3)•VM=3,78 кмоль • 22,4 м3/кмоль=84,85 м3
4. Вычисляем массу аммиака количеством вещества 3,78 кмоль по формуле: m=n•M, где M ― молярная масса.
Mr(NH3)=17, поэтому M(NH3)=17 кг/кмоль
m(NH3)=n(NH3)•M(NH3)=3,78 кмоль • 17 кг/кмоль=64,3 кг
2-й способ
1. Составим химическое уравнение:
х кг 250 кг
2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4
34 кг 132 кг
Над формулами соединений NH3 и (NH4)2SO4 записываем неизвестную массу аммиака (х кг) и заданную в условии задачи массу сульфата аммония (250 кг), а под формулами соединений ― массы соответствующего количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении.
M(NH3)=17 кг/кмоль, масса 1 кмоль=17 кг, а масса 2 кмоль=34 кг
M((NH4)2SO4)=132 кг/кмоль, масса 1 кмоль=132 кг
х=m(NH3)=34 кг • 250 кг : 132 кг=64,3 кг
2. Вычисляем количество вещества аммиака массой 64,3 кг по формуле: n=m/M, где M ― молярная масса.
n(NH3)=m(NH3)/M(NH3)=64,3 кг : 17 кг/кмоль=3,78 кмоль
3. Вычисляем объём аммиака количеством вещества 3,78 кмоль по формуле: V=n•VM, где VM ― молярный объём.
V(NH3)=n(NH3)•VM=3,78 кмоль • 22,4 м3/кмоль=84,85 м3
3-й способ
1. Составим химическое уравнение:
х м3 250 кг
2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4
44,8 м3 132 кг
Над формулами соединений NH3 и (NH4)2SO4 записываем неизвестный объём аммиака (х м3) и заданную в условии задачи массу сульфата аммония (250 кг), а под формулами соединений ― объём и массу соответствующего количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении. При н.у. 1 кмоль любого газа занимает объём 22,4 м3, а 2 кмоль - в 2 раза больший объём, то есть 44,8 м3.
M((NH4)2SO4)=132 кг/кмоль, масса 1 кмоль=132 кг
х=V(NH3)=44,8 м3 • 250 кг : 132 кг=84,85 м3
2. Вычисляем количество вещества аммиака в объёме 84,85 м3 по формуле: n=V/VM, где VM ― молярный объём.
n(NH3)=V(NH3):VM=84,85 м3 : 22,4 м3/кмоль=3,78 кмоль
3. Вычисляем массу аммиака количеством вещества 3,78 кмоль по формуле: m=n•M, где M ― молярная масса.
Mr(NH3)=17, поэтому M(NH3)=17 кг/кмоль
m(NH3)=n(NH3)•M(NH3)=3,78 кмоль • 17 кг/кмоль=64,3 кг
4-й способ
1. Составим химическое уравнение:
х кмоль 250 кг
2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4
2 кмоль 132 кг
Над формулами соединений NH3 и (NH4)2SO4 записываем неизвестное количество вещества аммиака (х кмоль) и заданную в условии задачи массу сульфата аммония (250 кг), а под формулами соединений ― количество вещества и массу соответствующего количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении.
M((NH4)2SO4)=132 кг/кмоль, масса 1 кмоль=132 кг
х=n(NH3)=2 кмоль • 250 кг : 132 кг=3,78 кмоль
3. Вычисляем объём аммиака количеством вещества 3,78 кмоль по формуле: V=n•VM, где VM ― молярный объём.
V(NH3)=n(NH3)•VM=3,78 кмоль • 22,4 м3/кмоль=84,85 м3
4. Вычисляем массу аммиака количеством вещества 3,78 кмоль по формуле: m=n•M, где M ― молярная масса.
Mr(NH3)=17, поэтому M(NH3)=17 кг/кмоль
m(NH3)=n(NH3)•M(NH3)=3,78 кмоль • 17 кг/кмоль=64,3 кг
Ответ: образуется 3,78 кмоль, 84,85 м3 и 64,3 кг аммиака.