Question

В результате взаимодействия 74 г нитрида кальция с 72 мл воды выделился газ. Этот газ поглотили 487,5 г раствора хлорида железа(III) с массовой долей соли 10%. Вычислить массовую долю соли в образовавшемся 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: определить количество аммиака, выделившегося при гидролизе нитрида кальция, установить лимитирующий реагент во второй реакции и рассчитать массовую долю образовавшейся соли в конечном растворе.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{Ca3N2 + 6H2O -> 3Ca(OH)2 + 2NH3 ^}$$

$$\ce{FeCl3 + 3NH3 + 3H2O -> Fe(OH)3 v + 3NH4Cl}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим количество вещества нитрида кальция:

$$n(\ce{Ca3N2}) = \frac{m(\ce{Ca3N2})}{M(\ce{Ca3N2})} = \frac{74}{148} = 0{,}5 	ext{ моль}$$

2) По первому уравнению найдём количество выделившегося аммиака:

$$n(\ce{NH3}) = 2 \cdot n(\ce{Ca3N2}) = 2 \cdot 0{,}5 = 1 	ext{ моль}$$

3) Определим количество хлорида железа(III) в исходном растворе:

$$m(\ce{FeCl3}) = m_{	ext{р-ра}} \cdot \omega(\ce{FeCl3}) = 487{,}5 \cdot 0{,}1 = 48{,}75 	ext{ г}$$

$$n(\ce{FeCl3}) = \frac{m(\ce{FeCl3})}{M(\ce{FeCl3})} = \frac{48{,}75}{162{,}5} = 0{,}3 	ext{ моль}$$

4) Установим лимитирующий реагент во второй реакции. По уравнению соотношение коэффициентов: $\ce{NH3} : \ce{FeCl3} = 3 : 1$.

Проверим отношение количеств:
- $\frac{n(\ce{NH3})}{3} = \frac{1}{3} \approx 0{,}333$
- $\frac{n(\ce{FeCl3})}{1} = 0{,}3$

Так как $0{,}333 > 0{,}3$, аммиак находится в избытке, хлорид железа(III) — в недостатке. Расчёты ведём по $\ce{FeCl3}$.

5) Вычислим количество и массу образовавшегося хлорида аммония:

$$n(\ce{NH4Cl}) = 3 \cdot n(\ce{FeCl3}) = 3 \cdot 0{,}3 = 0{,}9 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{NH4Cl}) = n(\ce{NH4Cl}) \cdot M(\ce{NH4Cl}) = 0{,}9 \cdot 53{,}5 = 48{,}15 	ext{ г}$$

6) Найдём массу гидроксида железа(III), выпавшего в осадок:

$$n(\ce{Fe(OH)3}) = n(\ce{FeCl3}) = 0{,}3 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{Fe(OH)3}) = n(\ce{Fe(OH)3}) \cdot M(\ce{Fe(OH)3}) = 0{,}3 \cdot 107 = 32{,}1 	ext{ г}$$

7) Рассчитаем массу конечного раствора. Аммиак добавляется в раствор, гидроксид железа(III) выпадает в осадок:

$$m(\ce{NH3}) = n(\ce{NH3}) \cdot M(\ce{NH3}) = 1 \cdot 17 = 17 	ext{ г}$$

$$m_{	ext{конечн. р-ра}} = m(\ce{NH3}) + m_{	ext{р-ра}}(\ce{FeCl3}) - m(\ce{Fe(OH)3}) = 17 + 487{,}5 - 32{,}1 = 472{,}4 	ext{ г}$$

8) Вычислим массовую долю хлорида аммония в конечном растворе:

$$\omega(\ce{NH4Cl}) = \frac{m(\ce{NH4Cl})}{m_{	ext{конечн. р-ра}}} = \frac{48{,}15}{472{,}4} = 0{,}102 = 10{,}2\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии