Дано:
- Размеры прямоугольного бокса: 45 см × 45 см × 80 см.
- Концентрация раствора сульфата аммония = 10%.
- Плотность раствора сульфата аммония = 1,057 г/см3.
- Молярная масса сульфата аммония (NH4)2SO4 ≈ 132,14 г/моль.
- Молярная масса моногидрата нитрита бария Ba(NO2)2·H2O ≈ 137,33 + 2*14,01 + 16,00 + 18,02 ≈ 172,35 г/моль.
- Молярная масса азота N2 = 28,02 г/моль.
Найти:
- Объем 10%-ного раствора сульфата аммония, необходимый для получения азота.
- Навеску моногидрата нитрита бария.
Решение:
1. Найдем объем бокса в кубических сантиметрах:
Объем = длина × ширина × высота = 45 см × 45 см × 80 см = 162000 см3.
2. Объем газа при нормальных условиях (н.у.) равен 22,414 л на 1 моль газа.
Следовательно, нам нужен объем в литрах:
Объем N2 = 162000 см3 / 1000 = 162 л.
3. Рассчитаем количество молей азота, которое будет занимать этот объем:
Количество молей N2 = Объем N2 / 22,414 = 162 л / 22,414 л/моль ≈ 7,22 моль.
4. Для реакции разложения нужно равное количество молей сульфата аммония и нитрита бария, так как каждая реакция дает по 1 молю азота. Таким образом, необходимо 7,22 моль (NH4)2SO4.
5. Находим массу сульфата аммония, необходимую для этой реакции:
Масса (NH4)2SO4 = 7,22 моль * 132,14 г/моль ≈ 955,44 г.
6. Теперь найдем объем 10%-ного раствора сульфата аммония, чтобы получить указанную массу:
10% раствор означает, что в 100 г раствора содержится 10 г вещества.
Согласно этому, для 955,44 г вещества, надо взять:
Общий вес раствора = 955,44 г / 0,10 = 9554,4 г.
7. Теперь переведем массу раствора в объем:
Объем раствора = масса раствора / плотность раствора = 9554,4 г / 1,057 г/см3 ≈ 9030,8 см3.
8. Теперь определим навеску моногидрата нитрита бария:
Так как 1 моль нитрита бария дает 1 моль азота, то нужно 7,22 моль Ba(NO2)2·H2O.
9. Рассчитаем массу моногидрата нитрита бария:
Масса Ba(NO2)2·H2O = 7,22 моль * 172,35 г/моль ≈ 1246,90 г.
Ответ:
Для получения азота, необходим объем 10%-ного раствора сульфата аммония примерно 9030,8 см3 и навеска моногидрата нитрита бария составляет около 1246,90 г.