Дано: объем аммиака 7,84 дм³, масса полученного раствора кислоты 200 г, выход кислоты 40%.
Найти: массовую долю (%) кислоты в полученном растворе.
Решение с расчетом:
1. Рассчитаем количество молей аммиака:
n(NH3) = V(NH3) / Vm,
где Vm - молярный объем, равный 22,4 л/моль при н.у.
n(NH3) = 7,84 дм³ / 22,4 л/моль = 0,35 моль.
2. Так как по схеме получения азотной кислоты из аммиака все азот переходит в кислоту, то количество молей кислоты равно количеству молей аммиака:
n(HNO3) = n(NH3) = 0,35 моль.
3. Рассчитаем массу азотной кислоты:
m(HNO3) = n(HNO3) * M(HNO3),
где M(HNO3) - молярная масса азотной кислоты, равная 63 г/моль.
m(HNO3) = 0,35 моль * 63 г/моль = 22,05 г.
4. Учитывая выход кислоты 40%, найдем массу кислоты в полученном растворе:
m(HNO3) = 22,05 г * 0,4 = 8,82 г.
5. Рассчитаем массовую долю кислоты в полученном растворе:
W(HNO3) = m(HNO3) / M(раствора),
где M(раствора) - молярная масса раствора.
Поскольку масса раствора кислоты равна 200 г, то M(раствора) = 200 г/моль.
W(HNO3) = 8,82 г / 200 г/моль ≈ 0,044 или 4,4%.
Ответ: Массовая доля кислоты в полученном растворе составляет примерно 4,4%.