.В 600г 15% азотной кислоты растворили 20 мл аммиака. Вычислите массу образовавшейся соли

Для решения задачи сначала нужно определить, сколько азотной кислоты содержится в 600 г 15% раствора:

[ \text{Масса HNO}_3 = 600 \, \text{г} \times 0.15 = 90 \, \text{г} ]

Теперь рассчитаем количество аммиака (NH₃) в 20 мл. Плотность аммиака примерно 0.73 г/мл, поэтому:

[ \text{Масса NH}_3 = 20 \, \text{мл} \times 0.73 \, \text{г/мл} = 14.6 \, \text{г} ]

Теперь можем найти количество вещества (моль):

1. Для HNO₃ (молярная масса = 63 г/моль):

[ n(\text{HNO}_3) = \frac{90 \, \text{г}}{63 \, \text{г/моль}} \approx 1.43 \, \text{моль} ]

1. Для NH₃ (молярная масса = 17 г/моль):

[ n(\text{NH}_3) = \frac{14.6 \, \text{г}}{17 \, \text{г/моль}} \approx 0.86 \, \text{моль} ]

Теперь по реакции:

[ \text{HNO}_3 + \text{NH}_3 \rightarrow \text{NH}_4\text{NO}_3 ]

Соотношение 1:1. У нас есть 0.86 моль NH₃, значит образуется 0.86 моль соли (NH₄NO₃).

Теперь найдем массу образовавшейся соли (молярная масса NH₄NO₃ = 80 г/моль):

[ \text{Масса соли} = 0.86 \, \text{моль} \times 80 \, \text{г/моль} = 68.8 \, \text{г} ]

Таким образом, масса образовавшейся соли составляет 68.8 г.

Чтобы решить задачу, необходимо провести расчеты, учитывая химические реакции, которые происходят между азотной кислотой и аммиаком. Давайте разберем задачу шаг за шагом.

Дано:

1. Масса раствора азотной кислоты (( HNO_3 )) = 600 г.
2. Массовая доля ( HNO_3 ) = 15% (( w = 0.15 )). Это означает, что масса чистой азотной кислоты в растворе составляет: [ m(HNO_3) = 600 \cdot 0.15 = 90 \, \text{г}. ]
3. Объем аммиака (( NH_3 )) = 20 мл.
4. Плотность аммиака = 0.682 г/мл (для жидкого аммиака при комнатной температуре). Тогда масса аммиака: [ m(NH_3) = 20 \cdot 0.682 = 13.64 \, \text{г}. ]
5. Химическая реакция между азотной кислотой и аммиаком: [ HNO_3 + NH_3 \rightarrow NH_4NO_3. ]

Решение:

1. Определим количество вещества ( HNO_3 ):

   Молярная масса ( HNO_3 ) = 1 (H) + 14 (N) + 3 \cdot 16 (O) = 63 г/моль. [ n(HNO_3) = \frac{m(HNO_3)}{M(HNO_3)} = \frac{90}{63} \approx 1.43 \, \text{моль}. ]

2. Определим количество вещества ( NH_3 ):

   Молярная масса ( NH_3 ) = 14 (N) + 3 \cdot 1 (H) = 17 г/моль. [ n(NH_3) = \frac{m(NH_3)}{M(NH_3)} = \frac{13.64}{17} \approx 0.80 \, \text{моль}. ]

3. Определяем лимитирующий реагент:

   Согласно уравнению реакции, ( HNO_3 ) и ( NH_3 ) взаимодействуют в соотношении 1:1.

   • У нас есть 1.43 моль ( HNO_3 ) и 0.80 моль ( NH_3 ), поэтому аммиак (( NH_3 )) будет лимитирующим реагентом. Он полностью израсходуется в реакции.

4. Масса соли ( NH_4NO_3 ):

   Согласно уравнению реакции, из 1 моль ( NH_3 ) образуется 1 моль ( NH_4NO_3 ). Это значит, что при 0.80 моль ( NH_3 ) образуется 0.80 моль ( NH_4NO_3 ).

   Молярная масса ( NH_4NO_3 ) = 14 (N) + 4 \cdot 1 (H) + 14 (N) + 3 \cdot 16 (O) = 80 г/моль. [ m(NH_4NO_3) = n(NH_4NO_3) \cdot M(NH_4NO_3) = 0.80 \cdot 80 = 64 \, \text{г}. ]

Ответ:

Масса образовавшейся соли (( NH_4NO_3 )) составляет 64 г.

Для решения задачи начнем с определения компонентов реакции между азотной кислотой (HNO₃) и аммиаком (NH₃).

1. Вычисление количества азотной кислоты в растворе: У нас есть 600 г 15%-ного раствора азотной кислоты. Для нахождения массы самой HNO₃ используем формулу: [ \text{масса HNO₃} = \frac{\text{процент}}{100} \times \text{масса раствора} = \frac{15}{100} \times 600 \, \text{г} = 90 \, \text{г} ]

2. Определение количества аммиака: Плотность аммиака (NH₃) в газообразном состоянии при нормальных условиях составляет примерно 0.73 г/л. Рассчитаем массу 20 мл аммиака: [ \text{масса NH₃} = \text{объем} \times \text{плотность} = 20 \, \text{мл} \times 0.73 \, \text{г/л} = 0.0146 \, \text{г} ] Однако, это неправильно, поскольку 20 мл аммиака в газообразном состоянии будет равно 20 мл, а не 20 г. Плотность аммиака в газообразном состоянии при 0 °C и 1 атм составляет около 0.73 г/л. Значит, 20 мл аммиака (0.020 л) будет иметь массу: [ \text{масса NH₃} = 0.020 \, \text{л} \times 0.73 \, \text{г/л} = 0.0146 \, \text{г} \, (\text{это тоже неверно, так как мы должны использовать другой способ}) ]

   На самом деле, аммиак в водном растворе (раствор аммиака) имеет другую плотность. Если принять, что аммиак в водном растворе имеет концентрацию, например, 10%-ное решение, тогда масса 20 мл раствора будет около 20 г (или немного больше).

3. Реакция между HNO₃ и NH₃: Реакция между аммиаком и азотной кислотой: [ NH₃ + HNO₃ \rightarrow NH₄NO₃ ] 1 моль аммиака реагирует с 1 моль азотной кислоты, образуя 1 моль аммонийной соли (NH₄NO₃).

4. Сравнение реагентов: Теперь определим, сколько моль HNO₃ и NH₃ у нас есть:

   • Молярная масса HNO₃ = 63 г/моль.
   • Молярная масса NH₃ = 17 г/моль.

   Количество моль HNO₃: [ n(HNO₃) = \frac{90 \, \text{г}}{63 \, \text{г/моль}} \approx 1.43 \, \text{моль} ]

   Количество моль NH₃ (принимаем, что 20 мл это 20 г раствора): [ n(NH₃) = \frac{20 \, \text{г}}{17 \, \text{г/моль}} \approx 1.18 \, \text{моль} ]

5. Определение лимитирующего реагента: В данной ситуации лимитирующим реагентом является NH₃, так как его меньше, чем HNO₃. Следовательно, все 1.18 моль NH₃ прореагируют с эквивалентным количеством HNO₃.

6. Вычисление массы образовавшейся соли: Молярная масса NH₄NO₃ = 80 г/моль: [ \text{Масса соли} = n(NH₄NO₃) \times \text{молярная масса NH₄NO₃ = 1.18 моль} \times 80 \, \text{г/моль} = 94.4 \, \text{г} ]

Таким образом, масса образовавшейся соли (аммонийной соли) составит примерно 94.4 г.