Вопрос школьника
Аммиак объемом 1,12 л (нормальные условия) прореагировал с галогеноводородом. При этом образовалась соль аммония массой 4,9 г. Определите, какой галогеноводород реагировал с аммиаком.
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо записать уравнение реакции между аммиаком и галогеноводородом и использовать закон сохранения массы.
Уравнение реакции между аммиаком и галогеноводородом:
NH3 + HX → NH4X
где X — галоген (F, Cl, Br, I)
Масса соли аммония NH4X, образовавшейся в результате реакции, равна 4,9 г.
Молярная масса NH4X равна сумме молярных масс атомов азота, водорода и галогена:
M(NH4X) = M(N) + 4M(H) + M(X)
где M(N), M(H) и M(X) — молярные массы атомов азота, водорода и галогена соответственно.
Из таблицы молярных масс находим:
M(N) = 14 г/моль
M(H) = 1 г/моль
M(F) = 19 г/моль
M(Cl) = 35,5 г/моль
M(Br) = 80 г/моль
M(I) = 127 г/моль
Подставляем значения молярных масс в уравнение для массы NH4X:
M(NH4X) = 14 + 4*1 + M(X)
M(NH4X) = 18 + M(X)
4,9 г NH4X содержит моль вещества:
n(NH4X) = m(NH4X) / M(NH4X) = 4,9 / (18 + M(X)) моль
Так как реакция происходит при нормальных условиях, то объем аммиака равен его молярному объему при стандартных условиях (0°C, 1 атм):
V(NH3) = n(NH3) * Vm = n(NH3) * 22,4 л/моль
где Vm — молярный объем газа при стандартных условиях.
Из условия задачи известен объем аммиака:
V(NH3) = 1,12 л
Таким образом, мы получили два уравнения, связывающих массу соли NH4X и объем аммиака:
n(NH4X) = m(NH4X) / M(NH4X) = 4,9 / (18 + M(X)) моль
V(NH3) = n(NH3) * Vm = n(NH3) * 22,4 л/моль = 1,12 л
Используя закон сохранения массы, можно записать уравнение:
m(NH3) + m(HX) = m(NH4X)
где m(NH3) и m(HX) — массы аммиака и галогеноводорода соответственно.
Выразим массу галогеноводорода через массу соли NH4X:
m(HX) = m(NH4X) — m(NH3)
m(HX) = M(NH4X) * n(NH4X) — M(NH3) * n(NH3)
m(HX) = (18 + M(X)) * 4,9 / (18 + M(X)) — 14 * 1,12 / 22,4
m(HX) = 4,9 — 0,56 = 4,34 г
Таким образом, масса галогеноводорода, который реагировал с аммиаком, равна 4,34 г.
Для определения, какой именно галогеноводород реагировал с аммиаком, необходимо провести дополнительные эксперименты или использовать дополнительную информацию.
