дано:
- Масса 20 %-ного раствора сульфата аммония (NH4)2SO4 = 66 г
- Массовая доля сульфата аммония в растворе = 20 %
- Масса 16 %-ного раствора гидроксида натрия NaOH = 60 г
- Массовая доля NaOH в растворе = 16 %
- Масса раствора гидрокарбоната аммония NH4HCO3 = 234 г
найти:
- Массовую долю гидрокарбоната аммония в растворе.
решение:
1. Рассчитаем массу сульфата аммония в растворе:
Масса (NH4)2SO4 = 66 г * 0,20 = 13,2 г.
2. Рассчитаем количество моль сульфата аммония:
Молярная масса (NH4)2SO4 = 14*2 + 1*8 + 32 = 132 г/моль.
Количество моль (NH4)2SO4 = 13,2 г / 132 г/моль ≈ 0,100 моль.
3. Рассчитаем массу гидроксида натрия в растворе:
Масса NaOH = 60 г * 0,16 = 9,6 г.
4. Рассчитаем количество моль гидроксида натрия:
Молярная масса NaOH = 23 + 16 + 1 = 40 г/моль.
Количество моль NaOH = 9,6 г / 40 г/моль = 0,240 моль.
5. Реакция между сульфатом аммония и гидроксидом натрия может быть представлена следующим уравнением:
(NH4)2SO4 + 2 NaOH → 2 NH4OH + Na2SO4.
Из уравнения видно, что на 1 моль (NH4)2SO4 требуется 2 моль NaOH.
6. Определим, сколько моль NaOH нужно для реакции с 0,100 моль (NH4)2SO4:
На 0,100 моль (NH4)2SO4 потребуется 0,100 моль * 2 = 0,200 моль NaOH.
Поскольку у нас есть 0,240 моль NaOH, то реакции будет достаточно.
7. После реакции образуются 0,100 моль NH4OH (гидроксида аммония), который разлагается до NH3 (аммиака) и воды. Вследствие этого выделяется газообразный аммиак.
8. Реакция аммиака с гидрокарбонатом аммония:
NH3 + NH4HCO3 → 2 NH4HCO3.
В этой реакции 1 моль NH3 реагирует с 1 моль NH4HCO3.
9. Образовавшийся газ (аммиак) равен количеству моль NH4OH, то есть 0,100 моль NH3 будет реагировать с таким же количеством гидрокарбоната аммония (NH4HCO3).
10. Теперь вычислим массу NH4HCO3 в растворе:
Из уравнения реакции видно, что 0,100 моль NH3 требует 0,100 моль NH4HCO3, следовательно,
Молярная масса NH4HCO3 = 14 + 1*4 + 12 + 16 = 97 г/моль.
Масса NH4HCO3 = 0,100 моль * 97 г/моль = 9,7 г.
11. Теперь найдем массовую долю гидрокарбоната аммония в 234 г растворе:
Массовая доля NH4HCO3 = масса NH4HCO3 / масса раствора = 9,7 г / 234 г ≈ 0,0415 или 4,15 %.
ответ:
Массовая доля гидрокарбоната аммония в растворе составляет 4,15 %.