К 161 г водного раствора аммиака, в котором 55,9 % от общей массы раствора составляет масса протонов в ядрах всех атомов, добавили 40,05 г хлорида алюминия. Через образовавшийся раствор пропустили сернистый газ, при этом прореагировало 2,24 л (н. у.) газа. Вычислите массовые доли солей в конечном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).
1) 3NH3 + 3H2O + AlCl3 = 3NH4Cl + Al(OH)3
2) NH3 + H2O + SO2 = NH4HSO3
Уравнения реакций составлены верно и соответствуют условию.
Определение состава исходного раствора аммиака:
1 моль NH3 содержит 10 моль протонов
1 моль H2O содержит 10 моль протонов
m(протонов) = m(р-ра) / 100 % · ω(протонов) = 161 / 100 % · 55,9 % = 90 г
n(протонов) = m(протонов) / M(протона) = 90 / 1 = 90 моль
m(NH3) = n(NH3) · M(NH3) = n(NH3) · 17
m(H2O) = n(H2O) · M(H2O) = n(H2O) · 18
m(р-ра NH3) = m(NH3) + m(H2O) = 17 · n(NH3) + 18 · n(H2O) = 161 г [1]
n(протонов из NH3) = 10 · n(NH3)
n(протонов из H2O) = 10 · n(H2O)
n(протонов) = n(протонов из NH3) + n(протонов из H2O) = 10 · n(NH3) + 10 · n(H2O) = 90 моль [2]
Пусть n(NH3) = x моль, n(H2O) = y моль, тогда:
17x + 18y = 161 [1]
10x + 10y = 90 [2]
x = 1
y = 8
n(NH3) = 1 моль
Расчёты по реакциям AlCl3, NH3 и SO2:
n(AlCl3) = m(AlCl3) / M(AlCl3) = 40,05 / 133,5 = 0,3 моль
n(NH3 прореаг. с AlCl3) = 3 · n(AlCl3) = 3 · 0,3 = 0,9 моль
n(NH3 ост.) = n(NH3) - n(NH3 прореаг. с AlCl3) = 1 - 0,9 = 0,1 моль
n(SO2) = V(SO2) / Vm = 2,24 / 22,4 = 0,1 моль
n(NH4Cl) = 3 · n(AlCl3) = 0,9 моль
n(NH4HSO3) = n(SO2) = 0,1 моль
n(Al(OH)3) = n(AlCl3) = 0,3 моль
m(SO2) = n(SO2) · M(SO2) = 0,1 · 64 = 6,4 г
m(NH4Cl) = n(NH4Cl) · M(NH4Cl) = 0,9 · 53,5 = 48,15 г
m(NH4HSO3) = n(NH4HSO3) · M(NH4HSO3) = 0,1 · 99 = 9,9 г
m(Al(OH)3) = n(Al(OH)3) · M(Al(OH)3) = 0,3 · 78 = 23,4 г
Нахождение массовых долей солей:
m(конечного р-ра) = m(исх. р-ра NH3) + m(AlCl3) + m(SO2) - m(Al(OH)3) = 161 + 40,05 + 6,4 - 23,4 = 184,05 г
ω(NH4Cl) = m(NH4Cl) / m(конечного р-ра) · 100 % = 48,15 / 184,05 · 100 % = 26 %
ω(NH4HSO3) = m(NH4HSO3) / m(конечного р-ра) · 100 % = 9,9 / 184,05 · 100 % = 5,4 %
Ход решения изложен логично и последовательно.
Верно произведены вычисления.
Ответ: ω(NH4Cl) = 26 %; ω(NH4HSO3) = 5,4 %
Получен правильный ответ.