Вопрос школьника
Нитрит калия массой 8,5 г внесли при нагревании в 270 г раствора бромида аммония с массовой долей 12%. Какой объём (н.у.) азота выделится при этом и какова массовая доля бромида аммония в получившемся растворе?
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать химическое уравнение реакции между нитритом калия и бромидом аммония:
KNO2 + NH4Br → KBr + N2 + 2H2O
Из уравнения видно, что при реакции образуется азот и бромид калия. Массовая доля бромида аммония в растворе необходима для расчета количества бромида калия, который образуется в результате реакции.
Массовая доля бромида аммония в растворе равна 12%, что означает, что в 100 г раствора содержится 12 г бромида аммония. Следовательно, в 270 г раствора содержится:
12 г/100 г × 270 г = 32,4 г бромида аммония
Масса нитрита калия, внесенного в раствор, равна 8,5 г. Из уравнения реакции видно, что на каждый моль нитрита калия образуется один моль азота. Молярная масса нитрита калия равна 85 г/моль, следовательно, количество молей нитрита калия в растворе равно:
8,5 г / 85 г/моль = 0,1 моль
Таким образом, при реакции образуется 0,1 моль азота. Объем азота можно рассчитать, используя уравнение состояния идеального газа:
V = nRT/P
где V — объем газа, n — количество молей газа, R — универсальная газовая постоянная (0,0821 л·атм/моль·К), T — температура газа в Кельвинах, P — давление газа в атмосферах.
Для расчета объема азота необходимо знать температуру и давление в системе. Предположим, что температура составляет 25 °C (или 298 К), а давление равно атмосферному (1 атм). Тогда:
V = 0,1 моль × 0,0821 л·атм/моль·К × 298 К / 1 атм = 2,44 л (н.у.)
Таким образом, при реакции выделится 2,44 л азота (н.у.). Массовая доля бромида калия в получившемся растворе равна:
масса KBr / масса раствора × 100%
Масса KBr, образовавшегося в результате реакции, равна массе нитрита калия, который был внесен в раствор:
масса KBr = 8,5 г
Масса раствора после внесения нитрита калия равна:
масса раствора = 270 г + 8,5 г = 278,5 г
Таким образом, массовая доля бромида калия в получившемся растворе равна:
8,5 г / 278,5 г × 100% = 3,05% (округляем до двух знаков после запятой)
Ответ: при реакции выделится 2,44 л азота (н.у.), массовая доля бромида аммония в получившемся растворе составляет 3,05%.
