Question

Сухая смесь сульфата аммония и гидроксида натрия содержит 42% щелочи по массе. При нагревании 22,86 г этой смеси выделился газ, который полностью прореагировал с гидрокарбонатом аммония, содержащимся в 234 г раствора. Определите массовую долю гидрокарбоната аммония в этом растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Accepted Answer

Answer

Идея решения: найти количество аммиака, выделившегося при нагревании смеси, затем использовать стехиометрию его взаимодействия с гидрокарбонатом аммония для определения массовой доли последнего в растворе.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{(NH4)2SO4 + 2NaOH ->[t] 2NH3 ^ + Na2SO4 + 2H2O}$$

$$\ce{NH3 + NH4HCO3 -> (NH4)2CO3}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим массу гидроксида натрия в смеси:

$$m(\ce{NaOH}) = m_{	ext{смеси}} \cdot \omega(\ce{NaOH}) = 22{,}86 \cdot 0{,}42 = 9{,}6 	ext{ г}$$

Число молей гидроксида натрия:

$$n(\ce{NaOH}) = \frac{m(\ce{NaOH})}{M(\ce{NaOH})} = \frac{9{,}6}{40} = 0{,}24 	ext{ моль}$$

2) Найдём массу сульфата аммония в смеси:

$$m(\ce{(NH4)2SO4}) = m_{	ext{смеси}} - m(\ce{NaOH}) = 22{,}86 - 9{,}6 = 13{,}26 	ext{ г}$$

Число молей сульфата аммония:

$$n(\ce{(NH4)2SO4}) = \frac{m(\ce{(NH4)2SO4})}{M(\ce{(NH4)2SO4})} = \frac{13{,}26}{132} = 0{,}1 	ext{ моль}$$

3) Определим лимитирующий реагент в первой реакции. Сравним отношения количеств веществ к стехиометрическим коэффициентам:

$$\frac{n(\ce{(NH4)2SO4})}{1} = \frac{0{,}1}{1} = 0{,}1$$

$$\frac{n(\ce{NaOH})}{2} = \frac{0{,}24}{2} = 0{,}12$$

Поскольку $0{,}1 < 0{,}12$, сульфат аммония находится в недостатке. Расчёты проводим по нему.

4) Вычислим количество выделившегося аммиака:

$$n(\ce{NH3}) = 2 \cdot n(\ce{(NH4)2SO4}) = 2 \cdot 0{,}1 = 0{,}2 	ext{ моль}$$

5) Из второго уравнения реакции видно, что аммиак и гидрокарбонат аммония реагируют в мольном соотношении 1:1. Поскольку аммиак полностью прореагировал, количество гидрокарбоната аммония:

$$n(\ce{NH4HCO3}) = n(\ce{NH3}) = 0{,}2 	ext{ моль}$$

6) Найдём массу гидрокарбоната аммония:

$$m(\ce{NH4HCO3}) = n(\ce{NH4HCO3}) \cdot M(\ce{NH4HCO3}) = 0{,}2 \cdot 79 = 15{,}8 	ext{ г}$$

7) Определим массовую долю гидрокарбоната аммония в растворе:

$$\omega(\ce{NH4HCO3}) = \frac{m(\ce{NH4HCO3})}{m_{	ext{р-ра}}} = \frac{15{,}8}{234} = 0{,}0675 = 6{,}75\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии