#Смешали 184,4 мл раствора аммиака с массовой долей 20% (плотность 0,92 г/мл) и 113,2 мл 40%-ного раствора серной кислоты (плотность 1,3 г/мл). Определите концентрации веществ в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задания, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых величин).
Решение:
Составим уравнения реакций.
NH3+H2SO4=NH4HSO4 (1)
2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4 (2)
Рассчитаем исходное количество серной кислоты.
m(H2SO4)р-ра=V(H2SO4)р-ра*p(H2SO4)р-ра=113,2 мл*1,3 г/мл=147,16 г
m(H2SO4)= m(H2SO4)р-ра*ῳ(H2SO4)/100%=147,16 г*40%/100%=58,864 г
М(H2SO4)=96 г/моль, n(H2SO4)= m(H2SO4)/ М(H2SO4)= 58,864 г/96 г/моль=0,6 моль
Определим исходное количество аммиака.
m(NH3)р-ра= V(NH3)р-ра*p(NH3)р-ра=184,4 мл*0,92 г/моль=169,648 г
m(NH3)= m(NH3)р-ра* ῳ(NH3)/100%=169,648 г*20%/100%=33,93 г
М(NH3)=17 г/моль
n(NH3)= m(NH3)/ М(NH3)= 33,93 г/17 г/моль=2 г/моль
n(NH3)/ n(H2SO4)=2 моль/0,6 моль=3,33/1
Аммиак находится более чем в трехкратном избытке по отношению к серной кислоте. Это значит, что реакция будет протекать по уравнению 2, при том, что часть аммиака останется в растворе.
По уравнению 2: n(NH3)/ n(H2SO4)=2/1.
n(NH3)(2)=2* n(H2SO4)=2*0,6 моль=1,2 моль.
Рассчитаем количество аммиака оставшегося в растворе.
n(NH3)(ост)= n(NH3)- n(NH3)(2)=2 моль-1,2 моль=0,8 моль
n((NH4)2SO4)= n(H2SO4)=0,6 моль. Найдем массу (NH4)2SO4.
М((NH4)2SO4)=132 г/моль
m((NH4)2SO4)= n((NH4)2SO4)* М((NH4)2SO4)=0,6 моль*132 г/моль=79,2 г/моль
Вычислим массу оставшегося в растворе аммиака.
m(NH3)(ост)= n(NH3)(ост)=*М(NH3)(ост)=0,8 моль*17 г/моль=13,6 г
Определим массу раствора.
m(р-ра)= m(H2SO4)р-ра+ m(NH3)р-ра=147,16 г+169,648 г=316,8 г
Рассчитаем массовую долю веществ в полученном растворе.
ῳ(NH3)= m(NH3)(ост)/ m (р-ра)*100%=13,6 г*100%/316,8 г=4,29%
ῳ((NH4)2SO4)= m((NH4)2SO4)/ m(р-ра)*100%=79,2 г*100%/316,8 г=25%