Дано:
Объем воды: V(вода) = 2 л
Объем аммиака: V(аммиак) = 10 л (н. у.)
Объем йодоводорода: V(HI) = 18 л (н. у.)
Молекулярная масса аммиака: M(аммиак) = 17 г/моль
Молекулярная масса йодоводорода: M(HI) = 128 г/моль
Молекулярная масса NaOH: M(NaOH) = 40 г/моль
Массовая доля NaOH в растворе: w(NaOH) = 30%
Найти:
1. Массовые доли аммиака, йодоводорода и воды в полученном растворе.
2. Массу 30%-го раствора гидроксида натрия, который может прореагировать с полученным раствором.
Решение:
1. Массовые доли аммиака, йодоводорода и воды в растворе:
Для перевода объемов аммиака и йодоводорода в массу, используем молярные объемы газов при нормальных условиях (н. у.): 1 моль газа при н.у. занимает 22,4 л.
Молекулы аммиака (NH3):
Моль аммиака: n(аммиак) = V(аммиак) / 22,4 = 10 л / 22,4 л/моль = 0,446 моль
Масса аммиака: m(аммиак) = n(аммиак) × M(аммиак) = 0,446 моль × 17 г/моль = 7,572 г
Молекулы йодоводорода (HI):
Моль йодоводорода: n(HI) = V(HI) / 22,4 = 18 л / 22,4 л/моль = 0,804 моль
Масса йодоводорода: m(HI) = n(HI) × M(HI) = 0,804 моль × 128 г/моль = 102,91 г
Масса воды:
Масса воды = V(вода) × плотность воды = 2 л × 1000 г/л = 2000 г
Теперь находим массу всего раствора:
m(раствор) = m(аммиак) + m(HI) + m(вода) = 7,572 г + 102,91 г + 2000 г = 2110,482 г
Массовые доли веществ:
w(аммиак) = m(аммиак) / m(раствор) = 7,572 г / 2110,482 г = 0,00359 ≈ 0,359%
w(HI) = m(HI) / m(раствор) = 102,91 г / 2110,482 г = 0,0488 ≈ 4,88%
w(вода) = m(вода) / m(раствор) = 2000 г / 2110,482 г = 0,948 ≈ 94,8%
Ответ:
Массовая доля аммиака ≈ 0,359%
Массовая доля йодоводорода ≈ 4,88%
Массовая доля воды ≈ 94,8%
2. Масса 30%-го раствора гидроксида натрия, который может прореагировать с полученным раствором:
Реакции аммиака с NaOH:
NH3 + H2O → NH4OH
Реакция йодоводорода с NaOH:
HI + NaOH → NaI + H2O
Из уравнений видно, что для каждой моль NH3 и HI требуется по 1 моль NaOH. Сначала находим общее количество вещества NaOH, которое нужно для нейтрализации:
Молекулы NH3:
n(NH3) = n(аммиак) = 0,446 моль
Молекулы HI:
n(HI) = n(HI) = 0,804 моль
Общее количество NaOH:
n(NaOH) = n(NH3) + n(HI) = 0,446 моль + 0,804 моль = 1,250 моль
Масса NaOH:
m(NaOH) = n(NaOH) × M(NaOH) = 1,250 моль × 40 г/моль = 50 г
Масса 30%-го раствора NaOH, который может прореагировать:
m(раствор NaOH) = m(NaOH) / 0,30 = 50 г / 0,30 = 166,67 г
Ответ: масса 30%-го раствора гидроксида натрия, который может прореагировать с полученным раствором, равна 166,67 г.