Дано:
Объем раствора аммиака: V(раствор) = 1,5 л = 1500 мл = 1,5 × 10^(-3) м³
Массовая доля аммиака в растворе: w(NH3) = 14% = 0,14
Плотность раствора аммиака: ρ = 0,94 г/мл = 940 г/л
Массовая доля HCl в полученном растворе: w(HCl) = 8,3% = 0,083
Молекулярная масса аммиака: M(NH3) = 17 г/моль
Молекулярная масса хлороводорода: M(HCl) = 36,5 г/моль
Найти: объем газообразного хлороводорода (н. у.), растворенного в растворе аммиака.
Решение:
1. Найдем массу раствора аммиака:
Масса раствора аммиака = плотность × объем = 940 г/л × 1,5 л = 1410 г
2. Найдем массу аммиака в растворе:
Масса аммиака = массовая доля аммиака × масса раствора = 0,14 × 1410 г = 197,4 г
3. Найдем количество вещества аммиака:
n(NH3) = масса аммиака / молекулярная масса аммиака = 197,4 г / 17 г/моль = 11,6 моль
4. Рассчитаем массу HCl в полученном растворе:
Масса HCl = массовая доля HCl × масса раствора = 0,083 × 1410 г = 117,51 г
5. Найдем количество вещества HCl:
n(HCl) = масса HCl / молекулярная масса HCl = 117,51 г / 36,5 г/моль = 3,22 моль
6. Согласно реакции аммиака с хлороводородом:
NH3 + HCl → NH4Cl
1 моль NH3 реагирует с 1 моль HCl. Следовательно, количество вещества хлороводорода, который прореагировал с аммиаком, равно количеству вещества аммиака, то есть 11,6 моль.
7. Рассчитаем объем газообразного хлороводорода, выделившегося при реакции, используя идеальный газ:
При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л. Таким образом, объем хлороводорода (н. у.):
V(HCl) = n(HCl) × 22,4 л/моль = 3,22 моль × 22,4 л/моль = 72,13 л
Ответ: объем газообразного хлороводорода, растворенного в растворе аммиака, равен 72,13 л.