Номер 1043, страница 167 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1043. Рассчитайте, какое химическое количество ионов аммония образуется в процессе круговорота азота из атмосферного азота объёмом (н. у.) 1,44 $м^3$.

Дано:

$V(N_2) = 1,44 \text{ м}^3$

Условия нормальные (н. у.)

Объем $V(N_2)$ дан в единицах СИ. Для удобства расчетов с молярным объемом газа, который при нормальных условиях составляет $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$, переведем объем азота в литры:

$1 \text{ м}^3 = 1000 \text{ л}$

$V(N_2) = 1,44 \text{ м}^3 = 1,44 \times 1000 \text{ л} = 1440 \text{ л}$

Найти:

$n(NH_4^+) - ?$

Решение:

Процесс превращения атмосферного азота ($N_2$) в ионы аммония ($NH_4^+$) является ключевым этапом круговорота азота. С точки зрения стехиометрии, важно, что одна молекула азота ($N_2$) содержит два атома азота. В результате процесса фиксации из каждого атома азота образуется один ион аммония ($NH_4^+$). Таким образом, из одной молекулы $N_2$ образуется два иона $NH_4^+$.

Схематически это можно представить уравнением:

$N_2 \rightarrow 2NH_4^+$

Из этого соотношения следует, что химическое количество образовавшихся ионов аммония в два раза превышает химическое количество вступившего в реакцию азота:

$n(NH_4^+) = 2 \cdot n(N_2)$

1. Найдем химическое количество (число молей) азота $N_2$, используя его объем при нормальных условиях. Формула для расчета:

$n = \frac{V}{V_m}$

где $V$ — объем газа, а $V_m$ — молярный объем газа при н. у. ($22,4 \text{ л/моль}$).

$n(N_2) = \frac{1440 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 64,2857 \text{ моль}$

2. Рассчитаем химическое количество ионов аммония $NH_4^+$, используя найденное количество азота и стехиометрическое соотношение:

$n(NH_4^+) = 2 \cdot n(N_2) = 2 \cdot 64,2857 \text{ моль} \approx 128,5714 \text{ моль}$

В исходных данных объем указан с тремя значащими цифрами (1,44). Следовательно, ответ необходимо округлить до трех значащих цифр.

$n(NH_4^+) \approx 129 \text{ моль}$

Ответ: химическое количество ионов аммония, которое образуется в процессе круговорота азота, составляет 129 моль.