Номер 1154, страница 181 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1154. Рассчитайте массу мочевины, содержащей столько же азота, сколько его присутствует в аммиачной селитре массой 2,88 кг.

Дано:

Масса аммиачной селитры $m(NH_4NO_3) = 2,88 \text{ кг}$

Найти:

$m(CO(NH_2)_2) - ?$

Решение:

Условие задачи заключается в том, чтобы найти массу мочевины, в которой содержится столько же азота по массе, сколько в 2,88 кг аммиачной селитры.

Химическая формула аммиачной селитры (нитрата аммония) – $NH_4NO_3$.

Химическая формула мочевины (карбамида) – $CO(NH_2)_2$.

Для решения задачи сначала найдем массу азота в аммиачной селитре, а затем определим, какая масса мочевины содержит такое же количество азота.

1. Рассчитаем молярные массы веществ, используя относительные атомные массы элементов: $Ar(N)=14$, $Ar(H)=1$, $Ar(O)=16$, $Ar(C)=12$.

Молярная масса аммиачной селитры:

$M(NH_4NO_3) = Ar(N) + 4 \cdot Ar(H) + Ar(N) + 3 \cdot Ar(O) = 14 + 4 \cdot 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 80 \text{ г/моль}$.

Молярная масса мочевины:

$M(CO(NH_2)_2) = Ar(C) + Ar(O) + 2 \cdot (Ar(N) + 2 \cdot Ar(H)) = 12 + 16 + 2 \cdot (14 + 2) = 60 \text{ г/моль}$.

2. Найдем массу азота, содержащегося в 2,88 кг аммиачной селитры. Для этого сначала рассчитаем массовую долю азота ($\omega(N)$) в $NH_4NO_3$. В одной формульной единице $NH_4NO_3$ содержатся 2 атома азота.

$\omega(N)_{\text{в } NH_4NO_3} = \frac{2 \cdot Ar(N)}{M(NH_4NO_3)} = \frac{2 \cdot 14}{80} = \frac{28}{80} = 0,35$.

Теперь можем найти массу азота в 2,88 кг аммиачной селитры:

$m(N) = m(NH_4NO_3) \cdot \omega(N)_{\text{в } NH_4NO_3} = 2,88 \text{ кг} \cdot 0,35 = 1,008 \text{ кг}$.

3. Искомая масса мочевины должна содержать 1,008 кг азота. Найдем массовую долю азота в мочевине. В одной молекуле $CO(NH_2)_2$ также содержатся 2 атома азота.

$\omega(N)_{\text{в } CO(NH_2)_2} = \frac{2 \cdot Ar(N)}{M(CO(NH_2)_2)} = \frac{2 \cdot 14}{60} = \frac{28}{60} \approx 0,467$.

4. Зная массу необходимого азота и его массовую долю в мочевине, рассчитаем требуемую массу мочевины:

$m(CO(NH_2)_2) = \frac{m(N)}{\omega(N)_{\text{в } CO(NH_2)_2}} = \frac{1,008 \text{ кг}}{28/60} = \frac{1,008 \cdot 60}{28} = 2,16 \text{ кг}$.

Ответ: масса мочевины составляет 2,16 кг.