Question

В учебной литературе растворимость газов иногда выражают в максимальном объёме газа, который можно растворить в 1 объёме воды при заданных условиях. Например, растворимость SO2 при 0 о С составляет 40 объёмов в 1 объёме воды. Это означает, что если при 0 о С в 1 дм3  воды растворить 40 дм3  SО2, то получится его насыщенный раствор. Аммиак очень хорошо растворим в воде. Массовая доля аммиака в его насыщенном при 0 о С водном растворе равна 47 %. а) Рассчитайте растворимость аммиака в объёмах на 1 объём воды при 0 о С, если плотность насыщенного при 0 о С раствора равна 0,87 г/см3. б) При 50 о С массовая доля аммиака в его насыщенном растворе равна 28 %. Аммиак какого объёма (н. у.) можно получить нагреванием до 50 о С его насыщенного при 0 о С раствора объёмом 200 см3?

Answer 1

дано:  
- массовая доля аммиака (NH3) при 0 °C = 47 %  
- плотность насыщенного раствора при 0 °C = 0,87 г/см3 = 870 г/dm3  

найти:  
а) растворимость аммиака в объёмах на 1 объём воды при 0 °C  
б) объём аммиака (н. у.), который можно получить нагреванием до 50 °C насыщенного раствора объёмом 200 см3  

решение:  
а) Сначала найдем массу насыщенного раствора объёмом 1 дм3:

массa раствора = плотность * объём = 870 г/dm3.

Теперь определим массу аммиака в этом растворе, используя массовую долю:

масса NH3 = (масса раствора * массовая доля) / 100 = (870 г * 47) / 100 ≈ 408,9 г.

Теперь найдем количество вещества аммиака:

M(NH3) = 17 г/моль.  
n(NH3) = масса NH3 / M(NH3) = 408,9 г / 17 г/моль ≈ 24,04 моль.

Так как мы знаем, что 1 дм3 воды соответствует 1 дм3 раствора, можем сказать, что растворимость аммиака составляет 24,04 объема на 1 объем воды при 0 °C.

б) Теперь найдем объём аммиака, который можно получить из насыщенного раствора при 0 °C объёмом 200 см3 при температуре 50 °C, где массовая доля аммиака равна 28 %.

Сначала найдем массу аммиака в 200 см3 раствора:

масса раствора = плотность * объём = 0,87 г/см3 * 200 см3 = 174 г.

масса NH3 = (масса раствора * массовая доля) / 100 = (174 г * 28) / 100 ≈ 48,72 г.

Теперь найдем количество вещества аммиака:

n(NH3) = масса NH3 / M(NH3) = 48,72 г / 17 г/моль ≈ 2,87 моль.

При 50 °C его массовая доля составляет 28 %, это означает, что 28 граммов аммиака содержится в 100 г раствора.

Теперь найдем максимально возможный объём раствора при 50 °C, содержащего 2,87 моль аммиака:

масса раствора = масса NH3 / (массовая доля / 100) = 48,72 г / (28 / 100) ≈ 173,43 г.

Поскольку 1 моль аммиака при н.у. занимает 22,4 дм3, найдем объём аммиака при нормальных условиях:

V(NH3) = n(NH3) * V(molar) = 2,87 моль * 22,4 дм3/моль ≈ 64,37 дм3.

ответ:  
а) растворимость аммиака в объёмах на 1 объём воды при 0 °C составляет примерно 24,04.  
б) объём аммиака, который можно получить нагреванием до 50 °C из насыщенного раствора объёмом 200 см3, составляет примерно 64,37 дм3.