Question

Газ, выделившийся при взаимодействии 7,4 г нитрида кальция с 9 г воды, полностью поглощен 200 мл 3,5%-ного раствора соляной кислоты (ρ = 1,05 г/мл). Определите массовую долю хлорида аммония 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, образующегося при гидролизе нитрида кальция, затем найти массу образовавшегося хлорида аммония и вычислить его массовую долю в конечном растворе.

**Уравнения реакций:**

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

$$\ce{NH3 + HCl -> NH4Cl}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим количество вещества нитрида кальция:

$$n(\ce{Ca3N2}) = \frac{m(\ce{Ca3N2})}{M(\ce{Ca3N2})} = \frac{7{,}4}{148} = 0{,}05 	ext{ моль}$$

2) Вычислим количество вещества воды:

$$n(\ce{H2O}) = \frac{m(\ce{H2O})}{M(\ce{H2O})} = \frac{9}{18} = 0{,}5 	ext{ моль}$$

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

$$\frac{n(\ce{Ca3N2})}{1} = 0{,}05; \quad \frac{n(\ce{H2O})}{6} = \frac{0{,}5}{6} \approx 0{,}083$$

Так как $0{,}05 < 0{,}083$, нитрид кальция находится в недостатке. Расчёты проводим по нему.

4) Найдём количество образовавшегося аммиака:

$$n(\ce{NH3}) = 2 \cdot n(\ce{Ca3N2}) = 2 \cdot 0{,}05 = 0{,}1 	ext{ моль}$$

5) Вычислим массу раствора соляной кислоты:

$$m_{	ext{р-ра}}(\ce{HCl}) = ho \cdot V = 1{,}05 \cdot 200 = 210 	ext{ г}$$

6) По условию аммиак полностью поглощен, следовательно, соляная кислота находится в избытке. Количество образовавшегося хлорида аммония равно количеству аммиака:

$$n(\ce{NH4Cl}) = n(\ce{NH3}) = 0{,}1 	ext{ моль}$$

7) Найдём массу хлорида аммония:

$$m(\ce{NH4Cl}) = n(\ce{NH4Cl}) \cdot M(\ce{NH4Cl}) = 0{,}1 \cdot 53{,}5 = 5{,}35 	ext{ г}$$

8) Вычислим массу аммиака:

$$m(\ce{NH3}) = n(\ce{NH3}) \cdot M(\ce{NH3}) = 0{,}1 \cdot 17 = 1{,}7 	ext{ г}$$

9) Определим массу конечного раствора:

$$m_{	ext{конечн.}}= m(\ce{NH3}) + m_{	ext{р-ра}}(\ce{HCl}) = 1{,}7 + 210 = 211{,}7 	ext{ г}$$

10) Вычислим массовую долю хлорида аммония:

$$\omega(\ce{NH4Cl}) = \frac{m(\ce{NH4Cl})}{m_{	ext{конечн.}}} = \frac{5{,}35}{211{,}7} = 0{,}0253 = 2{,}53\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии